[發明專利]一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法

有效

• 申請號: 202010526465.6
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111636872B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李良偉;武文賓;林府進;李日富;江萬剛;唐建平;付軍輝;劉洋;潘雪松
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明涉及一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法，屬于涉及頂煤冒放性改變技術領域。本發明通過布置超前水力壓裂鉆孔的同時布置工作面支架間水力壓裂鉆孔，并根據煤層賦存情況設計出合適的壓力和壓入水量并進行水力壓裂。該水力壓裂方法中超前水力壓裂覆蓋范圍大能使頂煤有足夠時間浸潤軟化降低硬度，支架間水力壓裂范圍小，但能解決工作面兩端頭難冒落問題，兩者互補實現整個頂煤全覆蓋，從而使整個頂煤在回采期間更容易冒落且減少大塊率，同時頂煤含水率的增加還對工作面回采期間起降塵作用。

技術領域

本發明涉及頂煤冒放性領域，具體涉及一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法。

背景技術

我國厚煤層儲量豐富，可采儲量占生產礦井總儲量的45％，厚煤層的產量一般為總產量的40～50％，放頂煤開采是針對厚及特厚煤層將原來需要多次分層開采的煤炭一次性開采出來，具有產量高、成本低、工程量小等特點。但煤層強度f值大于3和頂板強度f值大于10的兩硬特厚煤層，在回采期間頂煤難以正常冒落回收，浪費了大量的煤炭資源。

水力壓裂在煤體中增加裂隙的同時能提高煤體含水率，當含水率大于某一數值時，煤體強度得到一定程度的弱化，頂煤容易冒放，當含水率每提高1％，煤體強度降幅7％～10％左右，當含水率達到6％以上后，煤體強度降幅收窄。因此可通過水力壓裂工藝降低頂煤的煤體強度，提高裂縫發育情況，繼而實現提高頂煤放出率的目，亟需解決的技術問題是提供一種綜放工作面頂煤水力壓裂增加冒放性的方法，從而解決硬煤條件下頂煤冒放性差導致整個回采工作面頂煤回收率低的問題。從而減少煤炭資源損失。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法，解決硬煤條件下頂煤冒放性差導致整個回采工作面頂煤回收率低的問題，從而減少煤炭資源損失。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種水力壓裂增加頂煤冒放性的方法，包含以下步驟：

步驟1，獲取煤層厚度、煤層傾角、工作面長度、最大水平應力、最小水平應力、垂直應力、工作面端頭支架阻力的參數；

步驟2，在回風順槽垂直巷幫向預開采的煤層布置超前水力壓裂鉆孔；擬定3個超前水力壓裂鉆孔為1組，1組鉆孔又分別包括上壓裂鉆孔H1、中間壓裂鉆孔H2、下壓裂鉆孔H3，組內鉆孔間隔布置，組內鉆孔間距為a，相鄰鉆孔組間距為b；

則，上壓裂鉆孔傾角

上壓裂鉆孔長度

中間壓裂鉆孔傾角

中間壓裂鉆孔長度

下壓裂鉆孔傾角

下壓裂鉆孔長度

組內鉆孔間距

組間距b＝h；

上式中，L為采煤工作面長度，h為煤層厚度，α為煤層傾角；

步驟3，先施工上壓裂鉆孔H1并使用封孔器封孔，封孔長度為鉆孔設計長度的1/2，封孔后實施水力壓裂；再施工下壓裂鉆孔H3并使用封孔器封孔，封孔長度為中間壓裂鉆孔H2 的設計長度，封孔后實施水力壓裂；最后施工中間壓裂鉆孔H2并使用封孔器封孔，封孔長度為上壓裂鉆孔H1的設計長度，封孔后實施水力壓裂；

超前水力壓裂鉆孔均按照設計壓力P₁進行水力壓裂，保持壓力達到設計注水總量Q時停止水力壓裂并退出封孔器，設計壓力P₁和設計注水總量Q按下式計算，

P₁＝2σ_min-σ_max+σ_t；