[發明專利]水壓預裂參數確定方法

在審

• 申請號: 202011255000.8
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112378769A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 黃輝;張森;孫昊;陳小磊;李立波;白立軍;黃海鵬;代永剛;姚榮;孫海鵬;張舜
• 申請（專利權）人: 國家能源集團寧夏煤業有限責任公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 耿蕾

本發明提供一種水壓預裂參數確定方法，包括如下步驟：在綜采工作面回風巷與運輸巷布置多個十字布樁點；在每兩個相鄰的十字布樁點之間設置聲發射探頭以及水壓預裂鉆孔；對水壓預裂鉆孔進行注水預裂，并且在注水過程對水壓預裂鉆參數進行調整；在調整水壓預裂鉆參數的過程中，記錄不同水壓預裂參數下對應的巷道變形量、巷道頂板內部巖石破碎程度、采空區冒落程度和冒落時間；根據巷道變形量、巷道頂板內部巖石破碎程度、采空區冒落程度和冒落時間確定使水壓預裂效果滿足要求的水壓預裂參數。上述方案能夠得到使綜采工作面超前處巷道變形量最少、巷道頂板巖石內部破碎程度最高、采空區冒落程度最密實、冒落時間最短，使水壓預裂效果達到最佳的方法。

技術領域

本發明涉及采礦工程技術領域，具體涉及一種水壓預裂參數確定方法。

背景技術

煤礦綜采工作面在回采過程中，由于采空區冒落不充分導致本應由采空區冒落矸石承受的上覆巖層壓力轉移至工作面煤壁前方，在工作面回風巷與運輸巷超前段形成壓力升高區，該區域巷道受到的壓力遠大于原巖應力。當壓力超過巷道最大承壓能力時導致巷道頂板下沉、底鼓、幫鼓等形式的巷道變形。在軟巖巷道中巷道變形量更大。這種結果將直接導致工作面巷道支架無法向前拉移、運輸巷皮帶支架被掀翻、通風斷面急劇減小、行人安全距離嚴重不足，直接導致該綜采工作面停產。除此之外，由于采空區冒落不充分，當采空區懸頂面積過大并當達到一定程度后，采空區頂板冒落后產生的氣浪有可能將液壓支架掀翻，導致工作面傷亡事故。

為了減少巷道變形量、提高采空區頂板冒落程度、保證采空區頂板及時冒落、保證綜采工作面巷道支架順利向前拉移、運輸巷皮帶正常運煤、保證通風與行人。當前采用的方法是提前在回風巷與運輸巷巷道肩窩處打水壓預裂鉆孔，再通過注高壓水提前將巷道頂板切裂，當綜采工作面推過該水壓預裂段后，由于巷道頂板提前被切裂，當失去液壓支架支撐后該處頂板冒落較水壓預裂前更及時、更充分。最終達到使采空區冒落更充分和減少工作面超前處巷道變形量的目的。

目前針對水壓預裂參數的選擇一般都是利用經驗方式，但是由于不同煤礦地質條件不盡相同，同一煤礦不同煤層地質條件也不盡相同，單純的以經驗方法選擇水壓預裂參數并不準確。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種水壓預裂參數確定方法，解決現有技術中通過人工經驗值選擇水壓預裂參數不準確的技術問題。

本發明提供一種水壓預裂參數確定方法，包括如下步驟：

在綜采工作面回風巷與運輸巷布置多個十字布樁點，相鄰兩個十字布樁點之間的距離為設定距離L；

在每兩個相鄰的十字布樁點之間設置聲發射探頭以及水壓預裂鉆孔，其中相鄰兩個聲發射探頭之間的距離為設定距離LS，相鄰兩個水壓預裂鉆孔之間的距離為設定距離LT；

對水壓預裂鉆孔進行注水預裂，并且在注水過程對水壓預裂鉆參數進行調整；

在調整水壓預裂鉆參數的過程中，記錄不同水壓預裂參數下對應的巷道變形量、巷道頂板內部巖石破碎程度、采空區冒落程度和冒落時間；

根據巷道變形量、巷道頂板內部巖石破碎程度、采空區冒落程度和冒落時間確定使水壓預裂效果滿足要求的水壓預裂參數。

可選地，上述的水壓預裂參數確定方法中，通過如下方式得到巷道變形量：

監測巷道上幫與巷道中線的距離、巷道下幫與巷道中線的距離和巷道中頂與底板之間的距離以得到巷道變形量。

可選地，上述的水壓預裂參數確定方法中，通過如下方式得到水壓預裂參數下對應的巷道變形量：

實時獲取聲發射探頭的探測結果，根據聲發射探頭發射信號的時間、接收信號的時間和信號波長確定聲發射探頭與巷道邊界之前的距離，進而確定巷道變形量。

可選地，上述的水壓預裂參數確定方法中，通過如下方式得到巷道頂板內部巖石破碎程度：