一種高壓致裂防治衝擊地壓的方法
2023-09-18 11:45:05
專利名稱：一種高壓致裂防治衝擊地壓的方法
一種高壓致裂防治衝擊地壓的方法技術領域
本發明屬於煤礦開採領域，尤其涉及一種採用高壓致裂的方法使煤層頂板致裂實現均衡卸壓防治衝擊地壓的高壓致裂防治衝擊地壓的方法。
背景技術：
衝擊地壓是採礦過程中卸壓失衡所造成的。煤層上覆的堅硬巖石大面積懸頂不落，垮落時巨大的衝擊力造成採掘空間被破壞，因此防治衝擊地壓必須從均衡卸壓抓起。
傳統防治衝擊地壓的方法有巖層注水軟化、頂板鑽孔爆破垮落和開採保護層。巖層注水軟化是通過水的物理化學作用改變衝擊煤層的物理力學性質，降低煤層的衝擊傾向性和應力狀態；鑽孔卸壓是利用鑽孔方法消除或減緩衝擊地壓危險的一種解危措施。鑽孔卸壓的實質是利用高應力條件下煤層中積聚的彈性能來破壞鑽孔周圍的煤體，使煤層卸壓、釋放能量，消除衝擊危險；開採保護層是在進行多層開採時，先開採沒有衝擊危險的煤層(保護層)，目的是解放有衝擊危險的煤層，從而降低衝擊地壓的潛在危險性。傳統防治衝擊地壓的方法大都在井下實施，由於井下施工空間有限，只是局部消除衝擊地壓，不能進行大規模的卸壓，以致在採礦過程中導致卸壓不均衡。發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對在採礦過程中均衡卸壓困難、衝擊地壓防治實施措施空間受限的現狀，而提供一種直接從地面向目標層布置鑽孔，高壓將水注入，從而使煤層頂板產生大量裂隙實現均衡卸壓的高壓致裂防治衝擊地壓的方法。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案一種高壓致裂防治衝擊地壓的方法，其特徵在於其具體步驟如下 步驟1 採用鑽頭從地面鑽進至穩定基巖層處，下入地面套管對鑽井進行固定； 步驟2:採用鑽頭自穩定基巖層鑽進至煤層的底板處終止，下入豎井套管對鑽井進行固定；步驟3 分別在煤層和礫巖層或目標巖層用射孔槍向豎井套管四周開鑿射孔； 步驟4 採用地面壓裂設備，以40-60MI^的壓力，注水量按8-16m7min通過射孔向煤層進行注水，完成對煤層的壓裂，在煤層形成煤層卸壓帶，壓裂完成後，在煤層部分的豎井套管中充填河砂至礫巖層或目標巖層形成河砂充填套管；步驟5 通過射孔對礫巖層或目標巖層進行壓裂，使水沿射孔快速流動衝擊巖石形成裂隙並快速延展形成巖層卸壓帶。
本發明具有如下有益效果1、在設計施工區域內通過壓裂致使裂隙相互導通，破壞了巖石的原始形態，使原始應力場改變破壞；2、在回採過程中使上覆巖層隨工作面的推移而及時垮落，不再形成大面積懸頂；3、避免因懸頂過大垮落對採掘空間造成破壞，消除了衝擊地壓對礦山開採的威脅。
圖1為高壓致裂防治衝擊地壓的方法的示意圖之一。
圖2為高壓致裂防治衝擊地壓的方法的示意圖之二。
具體實施方式
如圖1、2所示一種高壓致裂防治衝擊地壓的方法，其特徵在於其具體步驟如下步驟1 採用鑽頭從地面鑽進至穩定基巖層9的15m處，下入地面套管1對鑽井進行固定，即固井；步驟2 採用鑽頭自穩定基巖層9鑽進至煤層2的底板20m處終止，下入豎井套管3對鑽井進行固定，即固井；步驟3 分別在煤層2和礫巖層或目標巖層5用射孔槍向豎井套管3的四周開鑿射孔4 ；步驟4 採用地面壓裂設備，以40-60MPa的壓力，注水量按8-16m3/min通過射孔4向煤層2進行注水，完成對煤層2的壓裂，在煤層2形成煤層卸壓帶6，壓裂完成後，在煤層2部分的豎井套管3中充填河砂至礫巖層或目標巖層5形成河砂充填套管7 ；步驟5 通過射孔4對礫巖層或目標巖層5進行壓裂，使水沿射孔4快速流動衝擊巖石形成裂隙並快速延展形成巖層卸壓帶8。
權利要求
1. 一種高壓致裂防治衝擊地壓的方法，其特徵在於其具體步驟如下步驟1 採用鑽頭從地面鑽進至穩定基巖層(9)處，下入地面套管(1)對鑽井進行固定；步驟2:採用鑽頭自穩定基巖層(9)鑽進至煤層(2)的底板處終止，下入豎井套管(3) 對鑽井進行固定；步驟3:分別在煤層(2)和礫巖層或目標巖層(5)用射孔槍向豎井套管(3)四周開鑿射孔⑷；步驟4 採用地面壓裂設備，以40-60MPa的壓力，注水量按8-16m3/min通過射孔(4)向煤層(2 )進行注水，完成對煤層(2 )的壓裂，在煤層(2 )形成煤層卸壓帶(6 )，壓裂完成後，在煤層(2)部分的豎井套管(3)中充填河砂至礫巖層或目標巖層(5)形成河砂充填套管(7)； 步驟5 通過射孔(4)對礫巖層或目標巖層(5)進行壓裂，使水沿射孔(4)快速流動衝擊巖石形成裂隙並快速延展形成巖層卸壓帶(8)。
全文摘要
本發明屬於煤礦開採領域，尤其涉及一種採用高壓致裂的方法使煤層頂板致裂實現均衡卸壓防治衝擊地壓的高壓致裂防治衝擊地壓的方法，在設計施工區域內直接從地面向目標層布置鑽孔、套管、射孔，並通過高壓將水注入，從而使煤層頂板產生大量裂隙實現均衡卸壓，通過壓裂致使裂隙相互導通，破壞了巖石的原始形態，使原始應力場改變破壞，在回採過程中使上覆巖層隨工作面推移而及時垮落，不再形成大面積懸頂，能夠有效避免因懸頂過大垮落對採掘空間造成破壞，消除了衝擊地壓對礦山開採的威脅。
文檔編號E21C41/16GK102536240SQ20121001353
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者付江偉, 史小衛, 姜光傑, 姜錫慧, 孫明闖, 張彥起, 張文勇, 李凱星, 林萌, 王曉彬, 白新華 申請人:河南省煤層氣開發利用有限公司