[發明專利]一種地面鉆井卸壓的多煤層沖擊礦壓防治方法

有效

• 申請號: 202111153359.9
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113700483B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 李竹;朱衛兵;于斌;高瑞;劉錦榮;王少卿;蘇銘;張宏;姜澤;樊建宇
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21B7/04;E21C37/12;E21D9/00
• 代理公司: 北京智宇正信知識產權代理事務所(普通合伙) 11876
• 代理人: 李明卓

1.一種地面鉆井卸壓的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，自地面施工掏煤定向鉆孔，掏煤鉆孔垂直段施工于上山煤柱上方，多個掏煤鉆孔水平段施工于最上部的煤層內，且平行于工作面推進方向沿傾向間隔分布；

S2，通過掏煤定向鉆孔進行最上部煤層的掏煤卸壓工作，依次采取機械擴孔掏煤、水力擴孔掏煤、空氣動力返排掏煤；

S3，基于地層巖性與厚度確定自最下部煤層以上的覆巖內所有厚硬巖層位置；

S4，自地面施工水力壓裂定向鉆孔，定向鉆孔垂直段施工于上山煤柱上方，定向鉆孔水平段施工于厚硬巖層內，且平行于工作面推進方向；

S5，通過水力壓裂定向鉆孔進行水力壓裂，在厚硬巖層內形成水平裂縫，將厚硬巖層分成多層薄巖層；

S6，以上一工作面運輸巷道作為本工作面回風巷道，上一工作面運輸巷道內施工有切頂鉆孔，通過切頂鉆孔進行切頂并施工本工作面水平致裂增漲層；

S7，掘進本工作面運輸巷道，沿著本工作面運輸巷道走向間隔施工切頂鉆孔，切頂鉆孔終孔施工至步驟S3確定的彎曲下沉帶內最低位的厚硬巖層或施工至接近步驟S3確定的彎曲下沉帶內最低位的厚硬巖層處，通過切頂鉆孔進行水力壓裂以將運輸巷道兩側的頂板巖層切斷，將要回采工作面與未回采的區域割離開；

通過切頂鉆孔向下一工作面方向進行水力壓裂以在下一工作面的煤層頂板內施工水平致裂增漲層，水平致裂增漲層位于垮落帶上部，選擇在厚度較大的軟巖內施工，水平致裂增漲層由水力壓裂在巖層內形成的不規則溝通裂隙致成；

S8，進行本工作面的回采工作；

S9，如此循環直至采完整個最上部的煤層；

S10，按照常規回采方法自上而下依次開采下部煤層。

2.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S1中，所述掏煤定向鉆孔為一孔多底鉆孔，即掏煤定向鉆孔包括一個掏煤鉆孔垂直段和多個間隔分布的掏煤鉆孔水平段，掏煤鉆孔水平段的長度略大于工作面推進長度。

3.根據權利要求1或2所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S1中，運輸巷道內施工有掏煤鉆孔水平段。

4.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S2中，機械擴孔掏煤為通過不同尺寸的機械擴孔鉆頭逐級擴大洞穴體積；水力擴孔掏煤為使用水力射流工具，進行掏煤施工，擴大洞穴體積；空氣動力返排掏煤為采用氣舉方式將鉆孔內的水、煤屑返排至地面。

5.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S3中，所述厚硬巖層包括關鍵層以及其他明顯的厚度較大巖性較強的巖層；關鍵層可以基于地層鉆孔柱狀及各巖層力學參數，通過數值模擬、理論計算手段確定，其他明顯的厚硬巖層可以基于經驗進行判斷。

6.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S4中，所述水力壓裂定向鉆孔為一孔多底鉆孔，即水力壓裂定向鉆孔包括一個垂直段和不同層位所對應的多個水平段；水平段的長度略大于工作面推進長度。

7.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S5中，所述水力壓裂定向鉆孔和掏煤定向鉆孔共用垂直段，首先進行厚硬巖層的水力壓裂分層工作，然后在進行最上部煤層的掏煤卸壓工作。

8.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S5中，厚硬巖層的水力壓裂分層工作與最上部煤層的掏煤卸壓工作同步進行。

9.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S7中，切頂鉆孔在運輸巷道內靠近工作面回采區域側，和/或切頂鉆孔自本工作面運輸巷道頂板向上豎直施工，和/或切頂鉆孔將運輸巷道兩側的頂板巖層不連續切斷，即不同切頂鉆孔水力壓裂形成的縱向壓裂面不連接。

10.根據權利要求1所述的多煤層沖擊礦壓防治方法，其特征在于，步驟S6、S7中，水力壓裂施工水平致裂增漲層的鉆孔單獨施工，有別于切頂鉆孔，施工位置仍位于運輸巷道內。