一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法技术

本发明专利技术公开了一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法，涉及煤矿开采领域，本发明专利技术包括以下步骤：a，在切眼方位内布置三组压裂孔；b，两顺槽施工三组压裂孔；c，清洗钻孔，确定预裂缝的位置；d，安装连接封孔器，调试高压水泵，封孔，注水压裂；e，手动泵加压封孔器，确定封孔器正常保压；f，开启水压仪，高压水泵通水通电，缓慢加压至预裂缝开裂，保压注水使裂纹继续扩展；g，压裂结束后，高压水泵断电断水，封孔器泄压退孔；h，重复步骤c

【技术实现步骤摘要】
一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法


[0001]本专利技术涉及煤矿开采领域，特别涉及综放工作面初采初放期间顶板弱化施工方法，具体为一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法。

技术介绍

[0002]现有煤矿中，某煤层采用长壁、综合机械化放顶煤工艺开采，全部跨落法管理顶板，工作面机采高度为2.6m，放顶煤厚度为1.3m，采放比为2：1，循环进度0.6m，采用“一采一放”工艺。根据现有综采工作面放顶煤设计中的描述，初采初放期间，直接顶顶板初次垮落步距为12~18m。支架推出切眼8m后，直接顶一旦有局部垮落，就可以开始放顶煤，保证煤炭的回收率。但是根据生产实际情况，在未采取任何其他措施的情况下，在初采初放期间，支架推出切眼8m后，直接顶完全无垮落迹象，无法放顶煤。
[0003]以已回采的某综放工作面I段为例，在其初采初放期间，支架推出切眼约35m后，直接顶才有了局部垮落迹象，才可以开始放顶煤，导致约27m的顶煤未能有效回收，造成了资源浪费，可以计算得出该综放工作面I段初采初放期间浪费的煤炭资源如下式：Q循环= L2
×
h
×
S
×
γ
×
C2
×
27=131.8
×
1.3
×
0.6
×
1.43
×
85%
×
27=3373.87t式中：L2——放顶煤长度，m，取131.8m；h——煤层厚度，m，工作面采高h1=2.6m，放煤高度h2=1.3m；S——循环进度，0.6m；γ——原煤容重，1.43t/m3；C2——工作面顶煤回采率，85%。
[0004]另一方面采空区的悬顶面积大，初次来压矿压显现严重，对安全生产带来了较大的压力。

技术实现思路

[0005]为了解决目前初采初放期间，支架推出切眼直接顶完全无垮落迹象，无法放顶煤，待出现垮落后才开始放顶煤而造成资源严重浪费，并且采空区悬顶面积大，初采初放矿压显现严重，对生产安全造成一定危险等问题，采取水力压裂弱化顶板措施，并持续对水力压裂孔设计进行优化设计完善，本专利技术提供了一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法。
[0006]本专利技术采用如下技术实现：本专利技术所设计的一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法，包括以下步骤：a，使用煤矿用全液压坑道钻机进行压裂钻孔施工，采用Φ75mm的钻头和Φ50mm的钻杆，在切眼方位内布置三组压裂孔，分别为压裂孔H、压裂孔S、压裂孔L，压裂孔H在切眼顶
板内距老山帮1米处呈单排布置，方向与切眼平行，即所有的压裂孔H在同一纵剖面上，且该剖面平行于采煤工作面所在的竖直平面，压裂孔H朝向进风顺槽，钻孔仰角45度，孔深20米，孔间距10米；压裂孔S在切眼内位于煤壁侧上沿，方向与切眼内煤壁侧上沿内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，钻孔仰角35度，孔深24米；压裂孔L在切眼内位于煤壁侧上沿，方向与切眼内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，钻孔仰角25度，孔深33米，压裂孔S与压裂孔L交错布置，孔间距10米；b，使用煤矿用全液压坑道钻机进行压裂钻孔施工，采用Φ75mm的钻头和Φ50mm的钻杆，在两顺槽自切眼向外各60米施工三组压裂孔，分别为压裂孔HⅠ、压裂孔SⅠ、压裂孔LⅠ，压裂孔HⅠ沿巷道内距煤柱帮1米呈单排布置，压裂孔HⅠ在距离切眼的10米处布置第一个孔，两巷各布置6个孔，两顺槽共12个孔，压裂孔HⅠ方向与巷道平行，即所有的压裂孔HⅠ在同一纵剖面上，且该剖面平行于巷道，压裂孔HⅠ朝向老山帮，仰角45度，孔深20米，孔间距10米；压裂孔SⅠ在距离切眼的10米处布置第一个孔，两巷各布置3个孔，两顺槽共6个孔，压裂孔SⅠ沿巷道内煤壁上边沿布置，方向与巷道内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，压裂孔SⅠ钻孔仰角35度，孔深24米；压裂孔LⅠ在第一个压裂孔SⅠ的10米处布置第一个孔，两巷各布置3个孔，两顺槽共6个孔，压裂孔LⅠ沿巷道内煤壁上边沿布置，方向与巷道内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，钻孔仰角25度，孔深33米，压裂孔SⅠ与压裂孔LⅠ交错布置，相邻的压裂孔SⅠ与压裂孔LⅠ的孔间距10米；c，用静压水清洗钻孔，利用窥视仪对钻孔进行窥视，确定预裂缝的位置；d，安装连接封孔器，接静压水对封孔器进行排气、试压，确定运作正常，通过高压胶管将连接好的手动泵和储能器与封孔器连接，连接处采用O圈密封，连接采用快速连接方式；高压水泵的电机功率为90KW，选择配备防爆开关的高压水泵，高压水泵的进水口接静压水，出水口接压力为80MPa的高压胶管，高压胶管与高压水泵出水口的连接采用A型扣压连接方式，高压胶管的另一端连接注水钢管，连接采用快速连接方式，连接处O圈密封，检查连接处，高压水泵先通水再通电，调整正反转，完成高压水泵连接调试；连接注水钢管将封孔器推送至预裂缝处，封孔，注水压裂采用倒退式压裂法；e，操作人员以及作业设备距离压裂孔的距离在20m以上，手动泵加压封孔器，待压力达到10～15MPa后停止加压，观察钻孔并监测压力表，压力表示数稳定，封孔器保压即为正常工作；f，开启水压仪，高压水泵先通水再通电，缓慢加压，同时记录高压水泵压力表、流量计以及手动泵压力表数据，继续加压直至预裂缝开裂，此时压力会突然下降，保压注水使裂纹继续扩展，保压注水压裂时间根据现场压裂情况确定，应当在30min以上，沿裂纹方向形成横向裂纹，过程中若巷道顶板、煤帮或钻孔中有水渗出或冒出时，立即停止压裂；g，压裂结束后，高压水泵先断电再断水，封孔器泄压，退出钻孔，利用窥视仪观察压裂效果；h，重复上述步骤c
‑
g，逐一注水压裂并观察步骤a
‑
b中钻开的每一个压裂孔。
[0007]与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法，采取水力压裂弱化顶板措施，并持续对水力压裂孔设计进行优化设计完善，合理增加切眼和工作面两顺槽内工作面侧水力压裂钻孔数量的同时，对钻孔角度、深度进行优化改进，在水力压裂钻孔布置设计中，采用水力压裂孔S和水力压裂孔L一
方面弱化顶板，另一方面弱化煤体，由于距离孔口的压裂孔位于煤体范围内，压裂过程中对煤体同时进行了压裂，产生了许多裂隙，释放了矿压。初采初放过程中，支架后尾梁刚出切眼范围，直接顶还未大面积垮落前，就能够快速、及时、有效地放顶煤，有效回收顶煤，避免资源的浪费，提高了资源回收效率，形成了一套行之有效的综放工作面初采初放期间顶板弱化施工方法，能够广泛适用于井下综放工作面回采，是一种全新综放工作面初采初放期间顶板弱化施工方法。
附图说明
[0008]图1表示本专利技术中工作面切眼水力压裂钻孔布置位置平面图。
[0009]图2表示本专利技术中工作面两顺槽水力压裂钻孔布置位置平面图。
[0010]图3表示本专利技术中工作面切眼水力压裂钻孔S竖直剖面图。
[0011]图4表示本专利技术中工作面切眼水力压裂钻孔L竖直剖面图。
[0012]图5表示本专利技术中工作面切眼水力压裂钻孔H竖直剖面图。
[0013]图6表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层工作面切眼及顺槽水力压裂施工方法，其特征在于，包括以下步骤：a，使用煤矿用全液压坑道钻机进行压裂钻孔施工，在切眼（4）方位内布置三组压裂孔，分别为压裂孔H（1）、压裂孔S（2）、压裂孔L（3），所述压裂孔H（1）在切眼（4）顶板内距老山帮1米处呈单排布置，方向与切眼（4）平行，朝向进风顺槽，钻孔仰角45度，孔深20米，孔间距10米；所述压裂孔S（2）在切眼（4）内位于煤壁侧上沿，方向与切眼（4）内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，钻孔仰角35度，孔深24米；所述压裂孔L（3）在切眼（4）内位于煤壁侧上沿，方向与切眼（4）内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，钻孔仰角25度，孔深33米，所述压裂孔S（2）与压裂孔L（3）交错布置，孔间距10米；b，使用煤矿用全液压坑道钻机进行压裂钻孔施工，在两顺槽（5）自切眼（4）向外各60米施工三组压裂孔，分别为压裂孔HⅠ（6）、压裂孔SⅠ（7）、压裂孔LⅠ（8），所述压裂孔HⅠ（6）沿巷道内距煤柱帮1米呈单排布置，所述压裂孔HⅠ（6）在距离切眼（4）的10米处布置第一个孔，两巷各布置6个孔，两顺槽（5）共12个孔，所述压裂孔HⅠ（6）方向与巷道平行，朝向老山帮，仰角45度，孔深20米，孔间距10米；所述压裂孔SⅠ（7）在距离切眼（4）的10米处布置第一个孔，两巷各布置3个孔，两顺槽（5）共6个孔，所述压裂孔SⅠ（7）沿巷道内煤壁上边沿布置，方向与巷道内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，压裂孔SⅠ（7）钻孔仰角35度，孔深24米；所述压裂孔LⅠ（8）在第一个压裂孔SⅠ（7）的10米处布置第一个孔，两巷各布置3个孔，两顺槽（5）共6个孔，所述压裂孔LⅠ（8）沿巷道内煤壁上边沿布置，方向与巷道内煤壁侧上沿垂直，朝向煤壁，钻孔仰角25度，孔深33米，所述压裂孔SⅠ（7）与压裂孔LⅠ（8）交错布置，相邻的压裂孔SⅠ（7）与压裂孔LⅠ（8）的孔间距10米；c，用静压水清洗钻孔，利用窥视仪对钻孔进行窥视，确定预裂缝的位置；d，安装连接封孔器，调试高压水泵，连接注水钢管将封孔器推送至预裂缝处，封孔，注水压裂采用倒退式压...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健康，王伟伟，郭振涛，李建伟，花伟，桑来民，
申请(专利权)人：晋能控股煤业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：