CN102654049B - 多孔线性控制水力致裂方法 - Google Patents
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Abstract
一种多孔线性控制水力致裂方法，在采煤工作面、运输巷或回风巷内向预开采的煤岩体施工水力致裂钻孔至设定位置；将多个水力致裂孔采用等量分流器共同连接至高压注水泵；在孔隙水压力的作用下，每个孔的周围会产生一个似椭圆的水压裂缝带；通过控制钻孔的间距，使相邻钻孔的水压裂缝带贯通，实现线性控制致裂。实现了煤岩层定向切缝，有利于坚硬顶板的定向处理、坚硬顶煤的竖直方向破裂、应力的定向转移、防治冲击矿压、防治煤与瓦斯突出，提高瓦斯抽采的效果。该方法简单，施工方便，安全可靠，效果好，具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种水力致裂方法，尤其是一种多孔线性控制水力致裂方法。
背景技术
水力致裂技术最早应用在石油工程来提高贫油井的产量，目前被广泛应用于现代煤炭开采、地热资源开发、核废料储存等领域，显示出广泛的工业应用价值。借助于水力致裂的基本概念，研究开发煤岩体水力致裂弱化技术作为解决煤矿开采岩层控制的关键技术之一。然而单纯采用单孔水力致裂的方法不易控制孔内裂隙的扩展方向，且需要很高的水压力，而水压力过大，在安全上难以保障。由于煤岩体水压致裂裂缝的扩展方向受钻孔周围的应力场影响，因此在实际工程中需要致裂裂缝按一定的方向扩展，达到线性控制水力致裂的目的。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、安全可靠的多孔线性控制水力致裂方法。
技术方案：本发明的多孔线性控制水力致裂方法，包括如下步骤：
a.用钻机在预开采的煤岩体内逐一施工多个钻孔至设定深度；
b.用封孔器逐一对多个钻孔进行封孔，并分别连接注水管路，注水管路连接各钻孔孔口处均设有注水阀和压力表，将多个钻孔通过注水管路连接与注水泵相连的等量分流器；
c．开启注水泵，通过等量分流器向多个钻孔内进行高压注水；
d．当有压力表监测到的注水压力小于1MPa时，关闭该路的注水阀；当所有压力表监测到的压力均小于1MPa时，关闭注水泵，停止高压注水。
所述在预开采的煤岩体逐一施工的多个钻孔为线性布置；所述在预开采的煤岩体逐一施工的多个钻孔的深度为2～10m；所述在预开采的煤岩体逐一施工的多个钻孔的孔间距为0.5～1m；所述多个钻孔为5～10个。
有益效果：本发明在采煤工作面、运输巷或回风巷内向预开采的煤岩体施工水力致裂钻孔至设定位置；将多个水力致裂孔采用等量分流器共同连接至高压注水泵；在孔隙水压力的作用下，每个孔的周围会产生一个似椭圆的水压裂缝带；通过控制钻孔的间距，使相邻钻孔的水压裂缝带贯通，实现线性控制致裂。可有效控制水力致裂裂缝的扩展方向，实现煤岩层定向切缝，有利于坚硬顶板的定向处理、坚硬顶煤的竖直方向破裂、应力的定向转移、防治冲击矿压、防治煤与瓦斯突出，提高瓦斯抽采的效果。其方法简单，施工方便，安全可靠，效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的实施例一示意图；
图2是本发明的实施例二示意图；
图中：1-煤岩体，2-注水泵，3-钻孔，4-封孔器，5-注水阀，6-压力表，7-高压管路，8-等量分流器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步描述：
本发明的多孔线性控制水力致裂方法，首先用钻机在预开采的煤岩体1逐一施工5～10个钻孔3至设定深度，设定深度根据现场地质情况确定，在预开采的煤岩体1逐一施工的5～10个钻孔3为线性布置，在预开采的煤岩体1逐一施工5～10个的钻孔3的深度为2～10m；在预开采的煤岩体1逐一施工的5～10个钻孔3的孔间距为0.5～1m；采用封孔器4逐一对5～10个钻孔3进行封孔，将钻孔3分别连接注水管路7，注水管路7连接各钻孔3孔口处均设有注水阀5和压力表6，将5～10个钻孔3通过注水管路7连接与注水泵2相连的等量分流器8，开启注水泵2，通过等量分流器8向钻孔3进行高压注水；当有压力表6监测到的压力小于1MPa时，关闭该路的注水阀5；当所有压力表6监测到的压力均小于1MPa时，关闭注水泵2，停止高压注水。
实施例一：如图1所示，某矿煤层平均厚度1.5 m，倾角平均为6°，煤层硬度f=2；直接顶为浅灰色中粒砂岩，平均厚度2.28 m；老顶为灰黑色砂质泥岩，平均厚度5.33 m。采用顶板定向切缝沿空留巷。在风巷超前工作面30 m靠接替工作面侧巷帮垂直顶板逐一施工8个平面线性布置的水力致裂钻孔3，钻孔直径为32 mm，孔深5 m，钻孔间距为0.5 m，依次沿工作面推进方向施工。施工完8个钻孔后，采用封孔器4逐一对8个钻孔3进行封孔，并分别连接注水管路7，注水管路7连接各钻孔3孔口处均设有注水阀5和压力表6，将8个钻孔3通过注水管路7连接与注水泵2相连的等量分流器8；开启注水泵2，通过等量分流器8向钻孔3进行高压注水。当压力表6监测到的压力小于1 MPa时，关闭该路的注水阀5；当所有压力表6监测到的压力均小于1 MPa时，关闭注水泵2，停止高压注水。
实施例二：如图2所示，某矿煤层平均厚度2.64 m，倾角平均为2°，煤层硬度f＝2.7～3.7；直接顶为灰褐色高岭质泥岩，平均厚度3.94 m，硬度f=4.5；老顶灰白色粗砂岩，平均厚度4.24 m，硬度f=6.3。采用定向水力致裂技术控制坚硬顶板，在工作面煤壁斜向工作面前方以45°仰角线性布置5个水力致裂钻孔3，钻孔直径为42 mm，孔深9.2 m，钻孔间距为1 m，依次沿工作面方向施工。施工完5个钻孔后，采用封孔器4逐一对5个钻孔3进行封孔，并分别连接注水管路7，注水管路7连接各钻孔3孔口处均设有注水阀5和压力表6，将5个钻孔3通过注水管路7连接与注水泵2相连的等量分流器8；开启注水泵2，通过等量分流器8向钻孔3进行高压注水。当压力表6监测到的压力小于1 MPa时，关闭该路的注水阀5；当所有压力表6监测到的压力均小于1 MPa时，关闭注水泵2，停止高压注水。
Claims (1)
1.一种多孔线性控制水力致裂方法，包括用钻机在预开采的煤岩体（1）内逐一施工多个钻孔（3）至设定深度，设定深度根据现场地质情况确定；其特征在于：
a.用封孔器（4）逐一对多个钻孔（3）进行封孔，并分别连接注水管路（7），注水管路（7）连接各钻孔（3）孔口处均设有注水阀（5）和压力表（6），将多个钻孔（3）通过注水管路（7）连接与注水泵（2）相连的等量分流器（8）；
b．开启注水泵（2），通过等量分流器（8）向多个钻孔（3）内进行高压注水；
c．当有压力表（6）监测到的注水压力小于1MPa时，关闭该路的注水阀（5）；当所有压力表（6）监测到的压力均小于1MPa时，关闭注水泵（2），停止高压注水；
所述在预开采的煤岩体（1）逐一施工的多个钻孔（3）为平面或仰角线性布置；
所述在预开采的煤岩体（1）逐一施工的多个钻孔（3）的深度为2～10m；
所述在预开采的煤岩体（1）逐一施工的多个钻孔（3）的孔间距为0.5～1m；
所述多个钻孔（3）为5～10个。
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