CN116906043A - 一种液态co2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，包括采集煤层顶板30～40倍煤层采高内每个岩层的岩性参数和物理力学特性参数；根据采集到的岩性参数和物理力学特性参数，确定煤层顶板30～40倍煤层采高内的所有关键层；计算每个关键层在拉应力作用下的初次来压极限跨距或剪应力作用下的初次来压极限跨距，确定所有计算结果中的最大值，将最大值对应的关键层定义为致裂层；确定所有预***位置；借助通缆钻杆将液态CO2相变致裂装置送到首个预***位置完成***作业；将通缆钻杆退出定向长钻孔，更换液态CO2相变致裂装置，重复步骤5，至完成所有预***位置的***作业，本发明为治理煤矿坚硬顶板带来的强矿压灾害问题提供了一种新方法。
Description
技术领域
本发明属于煤炭开采及矿压处置技术领域，涉及一种液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法。
背景技术
随着煤炭能源的需求日益增加、综合机械化装备的普及以及煤炭开采强度的增大，多个矿区在开采过程中出现了较多因煤层顶板存在坚硬岩层导致的支架压死、切顶、综采工作面片帮、炸帮、甚至矿震等强矿压灾害问题，这给矿山的安全生产带来了较大的安全隐患，一旦发生事故，经济损失不可估量。为解决煤矿坚硬顶板带来的强矿压灾害问题，行业专家、学者提出了一系列的矿压防治措施，但现有的防治措施还存在以下问题：******措施所用的***审批流程复杂，***门监管严格，实施难度较大；分段水力压裂措施治理的前提条件是矿方有足够的供给水，但是对很多煤矿生产企业来说，生产供水是一大难题，尤其是在缺水现象严重的西北地区，生产用水都较为紧张，无法提供为实施治理提供足够的用水。
此外，现有的煤层顶板关键层确定考虑了岩石自重产生的影响，并没有考虑构造应力产生的影响，尤其是构造应力引起的垂直应力的影响，而大部分现场测试数据表明，岩石的原岩地应力远大于岩层自重产生的地应力，多出的地应力大小多是构造应力产生的影响，因此在确定关键层时必须考虑构造应力产生的影响。
综上所述，基于煤层坚硬顶板弱化需求，考虑矿山应用过程中的实际操作可行性，尤其是煤层关键层确定所存在的不足，本发明提出一种液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，既不需要水源，也不需要严格的流程审批，***之后给煤岩层带来的次生灾害小。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，以解决现有技术中煤层坚硬顶板矿压危害防治措施实施困难的技术问题。
为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，所述方法通过液态CO2相变致装置实现，包括以下步骤：
步骤1、采集煤层顶板30～40倍煤层采高内每个岩层的岩性参数和物理力学特性参数，所述的岩性参数和物理力学特性参数包括厚度、容重、抗拉强度、弹性模量和构造应力；
步骤2、根据采集到的岩性参数和物理力学特性参数，确定煤层顶板30～40倍煤层采高内的所有关键层；
步骤3、根据采集到的力学参数，计算每个关键层在拉应力作用下的初次来压极限跨距或剪应力作用下的初次来压极限跨距，确定所有计算结果中的最大值，将最大值对应的关键层定义为致裂层；
步骤4、在致裂层内施工井下定向长钻孔，根据设定的致裂段间距和致裂钻孔间距确定所有预***位置；
步骤5、采用气动增压泵将液态CO2注入储液管中，然后借助通缆钻杆将液态CO2相变致裂装置送到首个预***位置完成***作业；
步骤6、将通缆钻杆退出定向长钻孔，更换液态CO2相变致裂装置，重复步骤5，至完成所有预***位置的***作业。
本发明还具有以下技术特征：
具体的，所述步骤2包括以下子步骤：
步骤2.1、将煤层上方第一岩层作为当前层；
步骤2.2、计算当前层的自重载荷，然后沿远离煤层的方向依次计算当前层上方各上覆岩层对当前层的作用力，如果当前时刻的计算结果小于上一个计算结果，则停止计算，并将当前时刻的计算结果所对应的上覆岩层定义为第i关键层；
步骤2.3、将第i关键层作为当前层，并令i＝i+1，执行步骤2.4；
步骤2.4、判断当前关键层是否在煤层顶板30～40倍煤层采高内，是则执行步骤2.2，否则结束。
更进一步的，所述液态CO2致裂装置包括恒温管，恒温管的头端设置有与所述恒温管同轴且可拆卸固定连接的释放管；
所述恒温管内同轴套设有储液管，且恒温管内靠近尾端处轴向设置加热管，所述加热管的头端伸入储液管中，所述加热管的尾端与设置在恒温管外的井下引爆器电连接；
所述释放管尾端伸至所述恒温管内，并与设置在所述恒温管内的定压泄能片相连；所述释放管的头端封闭，且释放管沿周向设置有多个释放孔。
更进一步的，所述恒温管内尾端还设置与储液管连通的注液管，所述注液管上设置有单向阀；
所述恒温管内设置有内腔体，所述内腔体包括连通设置的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体的连接处形成限位台阶面，所述第一腔体内设置所述的储液管，所述第二腔体内由后向前顺序设置第一密封垫片、定压泄能片和第二密封垫片。
更进一步的，步骤2.2中所述的自重载荷通过以下公式确定：
qn＝γnhn
其中，
qn为第n层岩层的自重载荷，单位为kPa；
hn为第n层的厚度，单位为m；
γn为第n层的容重，单位为kN/m3。
更进一步的，步骤2.1所述当前层上方各上覆岩层对当前层的作用力通过以下公式确定：
式中：
qn|m+1为第n层上方的第m+1岩层对第n层的作用力，单位为kPa；
En为第n层岩层的弹性模量，单位为GPa；
hn为第n层岩层的厚度，单位为m；
hi为第i层岩层的厚度，单位为m；
Ei为第i层岩层的弹性模量，单位为GPa；
γi为第i层的容重，单位为kN/m3；
pm+1为第m+1层所受的构造应力，单位为kPa；
其中，i、m和n均为整数，且n≥1，i≥1，m≥n；i、n和m的取值步长为1。
更进一步的，所述拉应力作用下的初次来压极限跨距通过以下公式确定：
式中，
li,T为第i关键层在拉应力作用下的极限跨距，单位为m；
RT为岩层的抗拉强度，单位为Pa；
p为岩层的构造应力，单位为Pa；
q为岩层的自重载荷，单位为Pa；
h为岩层厚度，单位为m。
更进一步的，所述剪应力作用下的初次来压极限跨距通过以下公式确定：
式中，
li,T为第i关键层在剪应力作用下的极限跨距，单位为m；
RS为岩层的抗剪强度，单位为Pa；
p为岩层的构造应力，单位为Pa；
q为岩层的自重载荷，单位为Pa；
h为岩层厚度，单位为m。
更进一步的，所述致裂段间距小于或等于致裂层的初次来压极限跨距，大于等于0.5倍的致裂层周期来压极限跨距，所述致裂钻孔间距大于等于1倍液态CO2相变致裂装置致裂半径，小于等于2.5倍液态CO2相变致裂装置致裂半径。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
1.本发明方法为治理煤矿坚硬顶板带来的强矿压灾害问题提供了一种新的思路和方法，该方法能够有效降低工作面的支架阻力，最终有效防治煤层坚硬顶板带来的强矿压灾害问题。
2.本发明方法提供考虑煤岩层构造应力因素的煤层关键层的确定方法，采用本发明方法能够更全面有效地确定煤层关键层，为弱化煤层坚硬顶板提供了准确的弱化层位，进一步保证了治理效果。
3.本发明提供的基于液态CO2相变的致裂方法是一种更为高效、绿色、安全的煤层坚硬顶板治理方法，采用本方法由于在煤矿采空区中注入了一定量的CO2，为治理采空区自然发火提供了助力，能够为煤矿带来更大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明方法的流程图；
图2是本发明的液态CO2相变致裂装置结构示意图；
图3是实施例1的煤层顶板力学作用分析示意图；
图4是液态CO2相变致裂煤层顶板钻孔布置平面示意图；
图5是液态CO2相变致裂煤层顶板钻孔布置剖面示意图；
图6是液态CO2相变致裂煤层顶板垮落效果示意图。
图说明：
1-恒温管，2-释放管，3-储液管，4-加热管，5-定压泄能片，6-注液管，7-第一密封片，8-第二密封片，21-释放孔。
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
对本发明所涉及的技术术语解释如下：
关键层：在采场岩层中存在着多层岩层时，对岩体活动全部或局部其控制作用的岩层。
初次来压：又称工作面初次来压，是基本顶初次断裂前后在采煤工作面引起的矿山压力显现。
本发明公开一种液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，所述方法通过液态CO2相变致装置实现，包括以下步骤：
步骤1、采集煤层顶板30～40倍煤层采高内每个岩层的岩性参数和物理力学特性参数，所述的岩性参数和物理力学特性参数包括厚度、容重、抗拉强度、弹性模量和构造应力；
步骤2、根据采集到的岩性参数和物理力学特性参数，确定煤层顶板30～40倍煤层采高内的所有关键层；
步骤2包括以下子步骤：
步骤2.1、将煤层上方第一岩层作为当前层；
步骤2.2、计算当前层的自重载荷，然后沿远离煤层的方向依次计算当前层上方各上覆岩层对当前层的作用力，如果当前时刻的计算结果小于上一个计算结果，则停止计算，并将当前时刻的计算结果所对应的上覆岩层定义为第i关键层；
步骤2.2中，在当前层为第n层时，自重载荷通过以下公式确定：
qn＝γnhn
其中，
qn为第n层岩层的自重载荷，单位为kPa；
hn为第n层的厚度，单位为m；
γn为第n层的容重，单位为kN/m3。
作为优选，当前层为第n层时，当前层上方各上覆岩层对当前层的作用力通过以下公式确定：
式中：
qn|m+1为第n层上方的第m+1岩层对第n层的作用力，单位为kPa；
En为第n层岩层的弹性模量，单位为GPa；
hn为第n层岩层的厚度，单位为m；
hi为第i层岩层的厚度，单位为m；
Ei为第i层岩层的弹性模量，单位为GPa；
γi为第i层的容重，单位为kN/m3；
pm+1为第m+1层所受的构造应力，单位为kPa；
其中，i、m和n均为整数，且n≥1，i≥1，m≥n，i、n和m的取值步长为1；m是从n开始取值的整数。
即，上式计算当前层为第n层时，第n层上方的第m+1层对第n层的作用力，由于m是从n开始取值的变量，所以当n＝1时，可依次计算得到第1层上方的第2层、第3层、第4层等上覆岩层对第1层的作用力。
作为优选，拉应力作用下的初次来压极限跨距通过以下公式确定：
式中，
li,T为第i关键层在拉应力作用下的极限跨距，单位为m；
RT为岩层的抗拉强度，单位为Pa；
p为岩层的构造应力，单位为Pa；
q为岩层的自重载荷，单位为Pa；
h为岩层厚度，单位为m。
更进一步的，所述剪应力作用下的初次来压极限跨距通过以下公式确定：
式中，
li,T为第i关键层在剪应力作用下的极限跨距，单位为m；
RS为岩层的抗剪强度，单位为Pa；
p为岩层的构造应力，单位为Pa；
q为岩层的自重载荷，单位为Pa；
h为岩层厚度，单位为m。
步骤2.3、将第i关键层作为当前层，并令i＝i+1，执行步骤2.4；
步骤2.4、判断当前关键层是否在煤层顶板30～40倍煤层采高内，是则执行步骤2.2，否则结束。
步骤3、根据采集到的力学参数，计算每个关键层在拉应力作用下的初次来压极限跨距或剪应力作用下的初次来压极限跨距，确定所有计算结果中的最大值，将最大值对应的关键层定义为致裂层；
步骤4、在致裂层内施工井下定向长钻孔，根据设定的致裂段间距和致裂钻孔间距确定所有预***位置；
其中，所述致裂段间距小于或等于致裂层的初次来压极限跨距，大于等于0.5倍的致裂层周期来压极限跨距，所述致裂钻孔间距大于等于1倍液态CO2相变致裂装置致裂半径，小于等于2.5倍液态CO2相变致裂装置致裂半径。
步骤5、采用气动增压泵将液态CO2注入储液管中，然后借助通缆钻杆将液态CO2相变致裂装置送到首个预***位置完成***作业；
步骤6、将通缆钻杆退出定向长钻孔，更换液态CO2相变致裂装置，重复步骤5，至完成所有预***位置的***作业。
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
陕北地区的某煤矿4-2煤层埋深360米，采用后退式综合机械化采煤法，垮落法管理顶板，工作面宽度240米，工作面长度2.6km，煤层厚度3米，一次采全高开采，根据相邻综采工作面的经验初步判断，该工作面的周期来压步距约为15～20米，初次来压步距为40～60米，原岩应力大小约为20～30MPa。由于煤层埋深较大，周围有一定的褶皱构造，造成了煤层顶板地应力大小受到一定的构造应力影响。煤层顶板岩层形成的坚硬顶板造成了开采过程中的强矿压灾害问题，需要治理，遵从上述技术方案，本实施例中采用液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法进行治理，所述方法通过液态CO2相变致装置实现，液态CO2相变致裂装置包括恒温管1，恒温管1的头端设置有与恒温管1同轴且可拆卸固定连接的释放管2；
恒温管1内同轴套设有储液管3，且恒温管1内靠近尾端处轴向设置加热管4，加热管4的头端伸入储液管3中，加热管4的尾端与设置在恒温管1外的井下引爆器电连接；
释放管2尾端伸至恒温管1内，并与设置在恒温管1内的定压泄能片5相连；释放管2的头端封闭，且释放管2沿周向设置有多个释放孔21；
恒温管1内尾端还设置与储液管3连通的注液管6，注液管6上设置有单向阀；
恒温管1内设置有内腔体，内腔体包括连通设置的第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体的连接处形成限位台阶面，第一腔体内设置的储液管3，第二腔体内由后向前顺序设置第一密封垫片7、定压泄能片5和第二密封垫片8。
该方法包括以下步骤：
步骤1、采集煤层顶板30～40倍煤层采高内每个岩层的岩性参数和物理力学特性参数，所述的岩性参数和物理力学特性参数包括厚度、容重、抗拉强度、弹性模量和构造应力；
本实施例中，30～40倍煤层采高内共有10个岩层，从靠近煤层向远离煤层一次为煤层上方第一岩层Y1、煤层上方第二岩层Y2，...煤层上方第五岩层Y5，...煤层上方第十岩层Y10，各岩层的序号、名称、岩性参数和物理力学特性参数如表1所示：
表1、煤层顶板岩层的岩性参数和物理力学特性参数
步骤2、根据采集到的岩性参数和物理力学特性参数，确定煤层顶板30～40倍煤层采高内的所有关键层；
步骤2.1、将煤层上方第一岩层作为当前层；
步骤2.2、计算当前层的自重载荷，然后沿远离煤层的方向依次计算当前层上方各上覆岩层对当前层的作用力，如果当前时刻的计算结果小于上一个计算结果，则停止计算，并将当前时刻的计算结果所对应的上覆岩层定义为第i关键层；
作为当前层的煤层上方第一岩层Y1的自重载荷为q1|1＝γ1h1＝76.88kPa；煤层上方第二岩层Y2对煤层上方第一岩层Y1的作用力如下：
由于q1|2<q1|1，即当前时刻的计算结果小于上一个计算结果，停止计算，并将当前时刻的计算结果所对应的煤层上方第二岩层Y2为第一关键层；
步骤2.3、将第i关键层作为当前层，并令i＝i+1，执行步骤2.4；
步骤2.4，判断当前关键层是否在煤层顶板30～40倍煤层采高内，是则执行步骤2.2，否则结束。
此时，由于作为第一关键层的煤层上方第二岩层Y2仍然位于煤层顶板30～40倍煤层采高内，所以执行步骤2.2，计算煤层顶板30～40倍煤层采高内，沿远离煤层的方向依次计算第二岩层Y2的上覆岩层上方各上覆岩层对第二岩层Y2的上覆岩层的作用力，具体计算如下：
q2|2＝γ2h2＝286.97kPa
此时，由于q2|5<q2|4，即当前时刻的计算结果小于上一个计算结果，停止计算，并将当前时刻的计算结果所对应的煤层上方第五岩层Y5为第二关键层；
继续进行下一关键层的判定，直至煤层上方第十岩层Y10。
本实施例中，最终得到第二层第五层和第八层三个关键层。
步骤3、根据采集到的力学参数，计算每个关键层在拉应力作用下的初次来压极限跨距或剪应力作用下的初次来压极限跨距，确定所有计算结果中的最大值，将最大值对应的关键层定义为致裂层；
由于本矿区只采集到各岩层的抗拉强度，所以只能计算每个关键层在拉应力作用下的初次来压极限跨距，由下至上的三个关键层在拉应力作用下的初次来压极限跨距计算结果分别为49.41m；66.33m和42.01m，最终确定第五层为致裂层。
步骤4：根据以上计算结果可知，定向长钻孔施工的层位为煤层顶板上方的第5层，即，粗粒砂岩层，根据现场情况可以确定，需要在致裂层中竖向施工2排定向长钻孔，每排钻孔横向间距为10米，而钻孔内的***段间距为20米；工作面宽度为240米，两端各减去一个最大周期来压步距20米，总实施***的宽度为180米，即为顶板的致裂层中每排需要布置18个钻孔，竖向布置两排，达到整个工作面的坚硬顶板全部冒落的效果。
在本案例的具体实施过程中的经验表明，每排钻孔的横向间距设置大于周期来压步距而小于初次来压步距时，上下两排钻孔的布置采用位错方式，依然能够保证煤层坚硬顶板全部冒落的效果，可在极大程度上减少定向钻孔的施工工程量。
在超前工作面的回风巷道中施工井下定向长钻孔20，水平段长度为400米。为避免综采工作面的超前压力对施工钻孔的稳定性产生影响，钻孔的孔底到综采工作面的水平距离必须大于20米。
本实施例中，如图4至图6所示，在工作面的回风巷道中布设钻场(安装钻机等设备的场地)，然后分别施工定向钻孔至致裂层位，待所有的钻孔都施工完成之后，开展***致裂作业。
步骤5、采用气动增压泵将液态CO2注入储液管中，借助通缆钻杆将液态CO2相变致裂装置送到首个预***位置完成***作业；
步骤6、将通缆钻杆退出定向长钻孔，更换液态CO2相变致裂装置，重复步骤5，至完成所有预***位置的***作业。
采用本发明方法弱化煤层坚硬顶板的垮落效果如图6所示，从图中可以看出当工作面推采到致裂位置的正下方时，煤层的致裂岩层在致裂位置处开始发生断裂，最终引起整个顶板的断裂，这就避免了煤层顶板的大面积、大厚度的悬顶，引起的工作面位置处的液压支架承受较大的顶板应力，最终实现了坚硬顶板的随采随落，达到了治理煤层坚硬顶板带来的强矿压灾害的效果。
上述实施过程仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，所述方法通过液态CO2相变致装置实现，包括以下步骤：
步骤1、采集煤层顶板30～40倍煤层采高内每个岩层的岩性参数和物理力学特性参数，所述的岩性参数和物理力学特性参数包括厚度、容重、抗拉强度、弹性模量和构造应力；
步骤2、根据采集到的岩性参数和物理力学特性参数，确定煤层顶板30～40倍煤层采高内的所有关键层；
步骤3、根据采集到的力学参数，计算每个关键层在拉应力作用下的初次来压极限跨距或剪应力作用下的初次来压极限跨距，确定所有计算结果中的最大值，将最大值对应的关键层定义为致裂层；
步骤4、在致裂层内施工井下定向长钻孔，根据设定的致裂段间距和致裂钻孔间距确定所有预***位置；
步骤5、采用气动增压泵将液态CO2注入储液管中，然后借助通缆钻杆将液态CO2相变致裂装置送到首个预***位置完成***作业；
步骤6、将通缆钻杆退出定向长钻孔，更换液态CO2相变致裂装置，重复步骤5，至完成所有预***位置的***作业。
2.如权利要求1所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤：
步骤2.1、将煤层上方第一岩层作为当前层；
步骤2.2、计算当前层的自重载荷，然后沿远离煤层的方向依次计算当前层上方各上覆岩层对当前层的作用力，如果当前时刻的计算结果小于上一个计算结果，则停止计算，并将当前时刻的计算结果所对应的上覆岩层定义为第i关键层；
步骤2.3、将第i关键层作为当前层，并令i＝i+1，执行步骤2.4；
步骤2.4，判断当前关键层是否在煤层顶板30～40倍煤层采高内，是则执行步骤2.2，否则结束。
3.如权利要求1所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，所述液态CO2相变致裂装置包括恒温管(1)，恒温管(1)的头端设置有与所述恒温管(1)同轴且可拆卸固定连接的释放管(2)；
所述恒温管(1)内同轴套设有储液管(3)，且恒温管(1)内靠近尾端处轴向设置加热管(4)，所述加热管(4)的头端伸入储液管(3)中，所述加热管(4)的尾端与设置在恒温管(1)外的井下引爆器电连接；
所述释放管(2)尾端伸至所述恒温管(1)内，并与设置在所述恒温管(1)内的定压泄能片(5)相连；所述释放管(2)的头端封闭，且释放管(2)沿周向设置有多个释放孔(21)。
4.如权利要求3所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，所述恒温管(1)内尾端还设置与储液管(3)连通的注液管(6)，所述注液管(6)上设置有单向阀；
所述恒温管(1)内设置有内腔体，所述内腔体包括连通设置的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体的连接处形成限位台阶面，所述第一腔体内设置所述的储液管(3)，所述第二腔体内由后向前顺序设置第一密封垫片(7)、定压泄能片(5)和第二密封垫片(8)。
5.如权利要求1所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，步骤2.2中所述的自重载荷通过以下公式确定：
qn＝γnhn
其中，
qn为第n层岩层的自重载荷，单位为kPa；
hn为第n层的厚度，单位为m；
γn为第n层的容重，单位为kN/m3。
6.如权利要求1所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，
步骤2.2所述当前层上方各上覆岩层对当前层的作用力通过以下公式确定：
式中：
qn|m+1为第n层上方的第m+1岩层对第n层的作用力，单位为kPa；
En为第n层岩层的弹性模量，单位为GPa；
hn为第n层岩层的厚度，单位为m；
hi为第i层岩层的厚度，单位为m；
Ei为第i层岩层的弹性模量，单位为GPa；
γi为第i层的容重，单位为kN/m3；
pm+1为第m+1层所受的构造应力，单位为kPa；
其中，i、m和n均为整数，且n≥1，i≥1，m≥n；i、n和m的取值步长为1。
7.如权利要求1所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，
所述拉应力作用下的初次来压极限跨距通过以下公式确定：
式中，
li,T为第i关键层在拉应力作用下的极限跨距，单位为m；
RT为岩层的抗拉强度，单位为Pa；
p为岩层的构造应力，单位为Pa；
q为岩层的自重载荷，单位为Pa；
h为岩层厚度，单位为m。
8.如权利要求1所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，所述剪应力作用下的初次来压极限跨距通过以下公式确定：
式中，
li,T为第i关键层在剪应力作用下的极限跨距，单位为m；
RS为岩层的抗剪强度，单位为Pa；
p为岩层的构造应力，单位为Pa；
q为岩层的自重载荷，单位为Pa；
h为岩层厚度，单位为m。
9.如权利要求1所述的液态CO2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法，其特征在于，所述致裂段间距小于或等于致裂层的初次来压极限跨距，大于等于0.5倍的致裂层周期来压极限跨距，所述致裂钻孔间距大于等于1倍液态CO2相变致裂装置致裂半径，小于等于2.5倍液态CO2相变致裂装置致裂半径。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310819467.8A CN116906043A (zh) | 2023-07-05 | 2023-07-05 | 一种液态co2相变致裂弱化煤层坚硬顶板的方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN116906043A true CN116906043A (zh) | 2023-10-20 |
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ID=88362109
Family Applications (1)
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2023
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