CN108361011B - 从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法 - Google Patents
从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108361011B CN108361011B CN201810191325.0A CN201810191325A CN108361011B CN 108361011 B CN108361011 B CN 108361011B CN 201810191325 A CN201810191325 A CN 201810191325A CN 108361011 B CN108361011 B CN 108361011B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- roadway
- hydraulic fracturing
- splitting
- overburden
- boundary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 25
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
- E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
- E21C41/18—Methods of underground mining; Layouts therefor for brown or hard coal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
本发明涉及一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，包括以下步骤：1）获取工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况，分析地表移动盆地边界；2）根据需要保护的地表构建物等级确定围护带宽度以及控制地表移动盆地边界；3）根据步骤2）控制地表移动盆地边界确定上覆岩层的预裂高度和位置；4）根据步骤3）确定的上覆岩层的预裂高度和位置对上覆岩层的顶板实施水力压裂操作。本发明的方法可减小采动影响范围从而消除地表构建物所受采动损害，达到保护地表构建物目的。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，属于采矿技术方法领域。
背景技术
煤炭是当今社会主要的能源，随着社会的发展和生产技术的进步,人们对能源的需求量越来越大。煤炭从地下采出后,其上方覆盖岩层失去支撑,岩体内部的原有应力平衡状态受到破坏,引起岩体内应力的重新分布,使采空区周围的岩体产生位移、变形直至破坏。当采空区面积达到一定的范围后,引起采空区上方地表产生移动与变形。地表的移动与变形影响构建物的基础,导致构建物出现移动和变形,甚至出现破坏现象。
现有技术中，有通过采空区充填来控制和减轻地面沉陷的方法。采空区充填是使用***材料填补采空区域，这种方法需要使用大量的充填材料，昂贵复杂，实际应用较少。而实际生产中大多是根据地表移动盆地边界角，圈定地表移动盆地边界。该方法只能对采动影响范围进行预估和划界，不能主动控制地表采动影响范围，无法对处于地表沉陷区域的建筑物起到主动保护的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，具体方案为：
一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，包括以下步骤：
1）获取工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况，分析地表移动盆地边界，所述工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况包括上覆岩层岩层层位、岩层厚度、岩层强度及地应力；
2）根据需要保护的地表构建物等级确定围护带宽度以及控制地表移动盆地边界；
3）根据步骤1）工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况以及步骤2）控制地表移动盆地边界确定地表移动盆地边界的水平移动距离S，确定上覆岩层的预裂高度H=S*tan 
0；
4）根据步骤3）确定的上覆岩层的预裂高度H对上覆岩层实施水力压裂操作。
步骤4）中所述水力压裂操作包括以下步骤：
41）根据预裂高度以及上覆岩层地质状况确定钻孔参数；
42）根据步骤41）确定的钻孔参数顺次在预裂巷道顶板钻孔；
43）根据上覆岩层地质状况与钻孔孔深，在钻孔预定距离开槽,得到多个切槽；
44）在每个切槽前后位置封孔，向钻孔注入高压水,高压水作用于切槽处使其两侧开裂,形成贯穿裂缝；切割裂缝切断巷道上覆岩层，在岩层内部形成较大的弱面；
45）随着工作面回采至预裂巷道区域，破断的上覆岩层整体强度弱化，沿弱面滑移分层有序垮落，在构建物围护带以外形成地表移动盆地。
进一步的，步骤41）中的钻孔参数包括钻孔位置、钻孔孔深、钻孔间距、钻孔角度。
本发明将水力压裂技术应用于弱化岩体强度、控制采动影响范围方面，即通过定向水力压裂弱化岩体强度，形成贯穿裂缝，切断覆岩破断向工作面回采方向的传递，达到控制采动影响范围的目的。水力压裂对岩体的弱化主要体现在两方面：一是通过水压裂缝的起裂和扩展，改造岩体的宏细观结构，弱化岩体的力学性能；二是通过水对岩石的物理化学作用，降低岩石的力学性能。二者共同作用弱化岩体的力学性能，降低上覆岩层的整体强度，使破断的上覆岩层沿弱面滑移分层有序垮落。该方法及装置能有效增加工作面顶板上覆岩层的破碎程度，增加垮落高度，由于地表移动盆地边界角0是不变的，从而地表移动盆地边界会向采空区方向移动,实现了减小采动影响范围从而消除地表构建物所受采动损害，保护地表构建物目的。
附图说明
图1为本发明确定预裂高度的原理示意图；
图2为本发明中钻孔布置示意图；
图3为图2中的B-B断面示意图；
图4为钻孔布置断面示意图。
具体实施方式
拟选择某矿53041巷为试验区域。如图1~4所示，通过获取上覆岩层岩层层位、岩层厚度、岩层强度及地应力，取下沉10mm的点为地表移动盆地边界点A，确定地表移动盆地边界角
0。进一步的，根据构建物为砖木、砖混村庄民房，按矿区建筑物保护等级划分为级，围护带宽度为10m，得到地表移动盆地边界的水平移动距离S，最终确定上覆岩层的预裂高度H。
压裂钻孔采取单排布置的方式，如图1~4所示，钻孔间距按注水孔湿润半径R计算，以形成贯通裂缝确定为10m。预裂钻孔布置在距煤柱侧0.5~1m处顶板，钻孔直径56(75)mm，仰角角度为70~90°。
采用KZ54型切槽钻头，在岩层中预制横向切槽，水压致裂孔采用倒退式压裂法，由钻孔底部向外每隔1.5~2m压裂一次。
压裂区域破断的上覆岩层整体强度弱化分层有序垮落，在构建物围护带A′以外形成地表移动盆地。
Claims (2)
1.一种从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）获取工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况，分析地表移动盆地边界，确定地表移动盆地边界角δ0，所述工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况包括上覆岩层的岩层层位、岩层厚度、岩层强度及地应力；
2）根据需要保护的地表构建物等级确定围护带宽度以及控制地表移动盆地边界；
3）根据步骤1）工作面地质采矿条件和预裂巷道上覆岩层地质状况以及步骤2）控制地表移动盆地边界确定地表移动盆地边界的水平移动距离S，确定上覆岩层的预裂高度H=S*tanδ0；
4）根据步骤3）确定的上覆岩层的预裂高度H对上覆岩层实施水力压裂操作，所述水力压裂操作包括以下步骤：
41）根据预裂高度以及上覆岩层地质状况确定钻孔参数；
42）根据步骤41）确定的钻孔参数顺次在预裂巷道上覆岩层钻孔；钻孔采取单排布置的方式，钻孔间距按注水孔湿润半径R计算，以形成贯通裂缝，钻孔布置在距煤柱侧0.5~1m处顶板，钻孔直径56mm，仰角角度为70~90°；
43）根据上覆岩层地质状况与钻孔孔深，采用KZ54型切槽钻头在钻孔预定距离开槽,在岩层中预制多个横向切槽；
44）在每个切槽前后位置封孔，向钻孔注入高压水，实施水力压裂操作采用倒退式压裂法，由钻孔底部向外每隔1.5~2m压裂一次，高压水作用于切槽处使其两侧开裂,形成贯通裂缝；贯通裂缝切断巷道上覆岩层，在岩层内部形成较大的弱面；
45）随着工作面回采至预裂巷道区域，破断的上覆岩层整体强度弱化，沿弱面滑移分层有序垮落，在构建物围护带以外形成地表移动盆地。
2.根据权利要求1所述的从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法，其特征在于：步骤41）中的钻孔参数包括钻孔位置、钻孔孔深、钻孔间距、钻孔角度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810191325.0A CN108361011B (zh) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810191325.0A CN108361011B (zh) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108361011A CN108361011A (zh) | 2018-08-03 |
| CN108361011B true CN108361011B (zh) | 2020-06-23 |
Family
ID=63003954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810191325.0A Expired - Fee Related CN108361011B (zh) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108361011B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109339786B (zh) * | 2018-08-22 | 2020-03-24 | 太原理工大学 | 一种预制裂缝定向水力压裂起裂方法 |
| CN110173247A (zh) * | 2019-05-19 | 2019-08-27 | 中铁十九局集团矿业投资有限公司 | 一种软破顶板矿体回采的顶板控制压裂方法 |
| CN110130897A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-16 | 中国神华能源股份有限公司 | 顶板弱化解危方法 |
| CN110426501A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-08 | 重庆市能源投资集团科技有限责任公司 | 一种基于盐度检测法确定穿层水力压裂影响范围的方法 |
| CN114753848A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-15 | 国能榆林能源有限责任公司 | 水力压裂辅助综掘岩巷快速掘进方法 |
| CN116480347B (zh) * | 2023-06-26 | 2023-11-07 | 华能煤炭技术研究有限公司 | 煤矿顶板水力压裂方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101509395A (zh) * | 2009-03-16 | 2009-08-19 | 太原理工大学 | 一种控制放顶护巷方法 |
| CN101644156A (zh) * | 2009-07-17 | 2010-02-10 | 中国矿业大学 | 煤岩体水力***致裂弱化方法 |
| CN103061732A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-04-24 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 煤层顶板中2-3米厚坚硬中砂岩层的水力致裂方法 |
| CN103527198A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-22 | 中国矿业大学 | 切眼坚硬顶板/顶煤水力致裂控制方法 |
| CN103541711A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-29 | 中国矿业大学 | 采煤工作面端头悬顶小孔径水力致裂控制方法 |
| CN103953343A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-07-30 | 太原理工大学 | 一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法 |
| CN106150503A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 重庆大学 | 一种水力压裂治理坚硬顶板的方法 |
| CN106285679A (zh) * | 2016-08-11 | 2017-01-04 | 太原理工大学 | 一种预裂和软化火成岩坚硬顶板的方法 |
| CN107387085A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-11-24 | 河南理工大学 | 一种坚硬顶板与煤层多孔控制***软化方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2191254C2 (ru) * | 2000-12-28 | 2002-10-20 | Институт проблем комплексного освоения недр РАН | Способ вскрытия углеводородсодержащих пластов |
| CN102080526B (zh) * | 2011-01-17 | 2012-08-22 | 河南理工大学 | 地面煤层顶板顺层水平压裂井抽采瓦斯方法 |
| CN103982137B (zh) * | 2014-05-19 | 2017-01-11 | 中国矿业大学 | 一种煤矿井下水力压裂钻孔方位角设计方法 |
| CN104763427B (zh) * | 2015-02-12 | 2016-11-02 | 太原理工大学 | 一种超临界co2预裂煤矿厚硬难垮顶板的方法 |
| CN106368701B (zh) * | 2016-09-27 | 2019-04-23 | 天地科技股份有限公司 | 利用水力压裂卸压控制回采巷道留巷的方法及装置 |
| CN106321049B (zh) * | 2016-09-27 | 2019-04-23 | 天地科技股份有限公司 | 利用水力压裂卸压优化停采线位置的方法及装置 |
| CN107313777A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-11-03 | 天地科技股份有限公司 | 综采工作面主回撤通道水力压裂卸压方法及装置 |
| CN206957684U (zh) * | 2017-06-13 | 2018-02-02 | 中铁十九局集团矿业投资有限公司 | 一种煤层顶板水力压裂*** |
-
2018
- 2018-03-08 CN CN201810191325.0A patent/CN108361011B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101509395A (zh) * | 2009-03-16 | 2009-08-19 | 太原理工大学 | 一种控制放顶护巷方法 |
| CN101644156A (zh) * | 2009-07-17 | 2010-02-10 | 中国矿业大学 | 煤岩体水力***致裂弱化方法 |
| CN103061732A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-04-24 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 煤层顶板中2-3米厚坚硬中砂岩层的水力致裂方法 |
| CN103527198A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-22 | 中国矿业大学 | 切眼坚硬顶板/顶煤水力致裂控制方法 |
| CN103541711A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-29 | 中国矿业大学 | 采煤工作面端头悬顶小孔径水力致裂控制方法 |
| CN103953343A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-07-30 | 太原理工大学 | 一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法 |
| CN106150503A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 重庆大学 | 一种水力压裂治理坚硬顶板的方法 |
| CN106285679A (zh) * | 2016-08-11 | 2017-01-04 | 太原理工大学 | 一种预裂和软化火成岩坚硬顶板的方法 |
| CN107387085A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-11-24 | 河南理工大学 | 一种坚硬顶板与煤层多孔控制***软化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108361011A (zh) | 2018-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108361011B (zh) | 从井下巷道定向水力压裂控制采动影响范围的方法 | |
| CN110939442B (zh) | 一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的方法 | |
| CN104763432B (zh) | 一种高应力巷道围岩卸压控制大变形的方法 | |
| CN108343418B (zh) | 从地表定向水压致裂预裂基岩控制采动影响范围的方法 | |
| CN111305876A (zh) | 深部巷道锚固-劈裂注浆-水力压裂卸压协同控制方法 | |
| CN112576305B (zh) | 工作面离层水害的防治方法 | |
| CN112780340B (zh) | 一种煤矿井上下区域超前防治冲击地压的方法 | |
| CN109236297B (zh) | 裂充结合上行复采刀柱残采区遗留煤层的采煤方法 | |
| CN110344831B (zh) | 切顶卸压无煤柱沿空自成巷留巷方法 | |
| CN111255463B (zh) | 坚硬顶板梳状长钻孔分段压裂巷道变形源头治理方法 | |
| CN112879011B (zh) | 一种含水层下坚硬覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度方法 | |
| AU2021106168A4 (en) | High-gas Coal Seam Group Pressure Relief Mining Method Based on Gob-side Entry Retaining in the First Mining Whole Rock Pressure Relief Working Face | |
| CN110966002B (zh) | 一种基于密集钻孔的切顶卸压方法 | |
| CN109826628A (zh) | 一种坚硬顶板条件下预裂成拱的无煤柱开采方法 | |
| CN111255453A (zh) | 一种缩小地下采矿区地表沉陷范围的方法 | |
| CN112160792A (zh) | 一种井下坚硬顶板的分段水力压裂工作方法 | |
| US11976557B2 (en) | Coal bump control method for sectional hydraulic fracturing regions of near vertical ultra thick coal seam | |
| CN113700483A (zh) | 一种地面钻井卸压的多煤层冲击矿压防治方法 | |
| CN109630113B (zh) | 采动覆岩水力割缝与离层注浆结合的地表沉陷控制方法 | |
| CN112031772B (zh) | 一种利用高压水射流诱导上覆残留煤柱整体破坏的方法 | |
| CN117167080A (zh) | 一种三软厚煤层开采覆岩多层位离层注浆减沉方法 | |
| CN113605971B (zh) | 一种防止充填体失稳的充填结构及其应用的采矿方法 | |
| CN115030719A (zh) | 水力压裂厚硬岩层与煤层卸压相结合的冲击矿压防治方法 | |
| CN111335900B (zh) | 高强锚注自成巷方法与*** | |
| CN114562267A (zh) | 一种预掘回撤通道水力压裂切顶线位置确定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Guo Wenbing Inventor after: Feng Zhanjie Inventor after: Tan Yi Inventor after: Yang Daming Inventor after: Xu Feiya Inventor before: Feng Zhanjie Inventor before: Guo Wenbing Inventor before: Tan Yi Inventor before: Yang Daming Inventor before: Xu Feiya |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200623 Termination date: 20210308 |