CN111005722B - 一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法，其包括根据目标岩层的地应力方向确定压裂井的布井方向；所述压裂井包括水平井或垂直井；在此布井方向下，根据目标岩层的赋存状态确定采用的压裂井的类型和数量；根据所述的压裂井的数量确定压裂井井口地面位置按本发明此压裂井布置方式，采用地面压裂处理厚层冲击致灾岩层的范围最大、效果最佳，可以达到区域卸压治理冲击地压的目的。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全开采技术领域，特别涉及一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法。
背景技术
煤炭资源开采过程中，煤层上方的高位厚层顶板难以及时垮落而造成采空区上方形成大面积悬顶结构，当悬顶结构受力失稳时，将瞬间释放大量能量并产生的强烈动载扰动，诱发采场冲击显现。采用地面压裂的方法对高位厚层顶板进行改性弱化，可以使厚层顶板在人造裂缝的作用下连续性和完整性大幅降低，工作面在回采过程中周期性垮断，从而降低了冲击地压发生的概率。
厚层顶板形成过程中由于地壳沉降缓慢、稳定，容易形成区域连续赋存，如鄂尔多斯深部开采的3-1煤层，上方普遍存在大范围连续发育的厚层砂岩顶板。在厚层顶板赋存区域实施地面压裂进行区域卸压是保证煤炭资源安全回采的重要手段，而是否进行合理的压裂井布置方式是地面压裂能否成功实现区域卸压的关键一环。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法。
根据本发明的一个方面，提供一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法，包括：
根据目标岩层的地应力方向确定压裂井的布井方向；所述压裂井包括水平井或垂直井；
在此布井方向下，根据目标岩层的赋存状态确定采用的压裂井的类型和数量；根据所述的压裂井的数量确定压裂井井口地面位置。
进一步地，该方法还包括确定目标岩层，具体包括：对矿井冲击地压危险性进行评价，划分冲击地压危险区域，分析冲击地压危险区域的上方岩层，确定影响冲击地压发生的主要致灾岩层。
进一步地，所述分析冲击地压危险区域的上方岩层包括通过对冲击地压危险区域上方的岩层进行物理力学性质分析、主控关键层及能量传递响应分析或微震监测的主控关键岩层分析方法对冲击地压危险区域的上方岩层进行分析。
进一步地，所述分析冲击地压危险区域的上方岩层包括通过对冲击地压危险区域上方的岩层进行物理力学性质分析、主控关键层及能量传递响应分析或微震监测的主控关键岩层分析方法对冲击地压危险区域的上方岩层进行分析。
进一步地，所述主控关键层及能量传递响应分析包括利用关键层理论，计算出具有可压裂性的多个预地面压裂岩层；
根据所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，确定地面压裂目标岩层。
进一步地，还包括确定所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，具体包括：
根据所述多个预地面压裂岩层，利用岩层释放能量衰减特征计算出所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量。
进一步地，所述利用岩层释放能量衰减特征计算出所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，包括：
对所述多个预地面压裂岩层进行弯曲能量计算，得到所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量；
根据所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量，计算出所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量传递至工作面煤层的剩余能量。
所述根据所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，确定地面压裂目标岩层，包括：
通过比较所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，将剩余能量最大的预地面压裂岩层确定为地面压裂目标岩层。
进一步地，所述确定目标压裂岩层的地应力的方向确定布井方向包括：
当确定垂直井压裂时，垂直井的井身始终保持铅垂方向，在水平方向投影应位于目标岩层的中部，垂直方向投影应贯穿整个目标岩层；
当确定水平井压裂时，所述水平井井身包括垂直段、造斜段和水平段，三段井身位于同一平面，其中，水平段的水平方向投影应贯穿目标岩层且应与目标岩层的最小水平主应力方向保持一致，垂直方向投影应位于目标岩层中部；所述垂直段的方向始终保持铅垂方向；所述造斜段是连接垂直段和水平段；所述目标岩层内最小主应力方向是与最大水平主应力的方向垂直；所述最大水平主应力的方向为水力压裂时目标岩层的岩石的初始破裂方位。
进一步地，将水力压裂设备送达目标岩层内，用封隔器将压裂段上下两端密封起来；
注入高压液体，加压直到岩石破裂，将初始破裂方位作为最大水平主应力的方向；
将与所述最大水平主应力的方向垂直的方向作为最小水平主应力的方向。
进一步地，所述根据目标岩层的赋存状态确定采用的压裂井的类型和数量包括：
根据A＝[目标岩层长度/1500]+a确定水平井的数量，其中，当目标岩层长度/1500的余数大于500m时，a取1；当目标岩层长度/1500的余数不大于500m，a取0，A为所述水平井的数量；
根据B＝[目标岩层厚度/100]确定水平井在垂直方向上的分段压裂数，其中目标岩层厚度/100的余数为0，B取目标岩层厚度/100的商；当目标岩层厚度/100的余数不为0，B取目标岩层厚度/100的整数商+1；
根据C＝[(目标岩层长度-1500·A)/500]+[A/2]+b确定垂直井的数量，其中，公式中：目标岩层长度-1500·A只取其值为正数时的计算结果，当(目标岩层长度-1500·A)/500为正分数时，b取1；当(目标岩层长度-1500·A)/500为非正分数时，b取0。
进一步地，所述根据所述的压裂井的数量确定压裂井口的位置关系包括：
当水平井的数量A等于0时，此时垂直井数量C等于1，采用该垂直井的井口位于目标岩层中心对应的地面；
当水平井的数量A等于1时，若此时垂直井数量C为0时，采用该水平井的井口位置处于目标岩层边界以外所对应的地面；若此时垂直井数量C为1时，采用该垂直井和水平井的井口位置处于目标岩层内所对应的地面，且两者共用一个地面施工场地；
当水平井的数量A大于等于2时，每2个水平井需要共用一个地面施工场地，且2个水平井中间需要布置一口垂直井，该垂直井同样与2口水平井共用一个地面施工场地，剩余的1个垂直井或水平井另单独布置一个地面上施工场地。
本发明提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法，其包括根据目标岩层的地应力方向确定压裂井的布井方向；所述压裂井包括水平井或垂直井；在此布井方向下，根据目标岩层的赋存状态确定采用的压裂井的类型和数量；根据所述的压裂井的数量确定压裂井井口地面位置。按本发明此压裂井布置方式，能实现合理布井，可以提高压裂效果，减少压裂盲区，可以达到区域卸压治理冲击地压的目的。
附图说明
图1为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中目标压裂岩层示意图；
图3为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中主应力方向与裂缝主要扩展平面关系示意图；
图4为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中压裂井结构示意图；
图5为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中单口垂直压裂井布置示意图；
图6为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中单口水平压裂井布置示意图；
图7为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中单口水平压裂井垂直分段布置示意图；
图8为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中两口水平压裂井水平分两段与单口垂直井联合布置示意图；
图9为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中两口水平压裂井水平加垂直分两段与单口垂直井联合布置示意图；
图10为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中最大主应力平行巷道时的布井方式示意图；
图11为本发明实施例提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法中最大主应力垂直巷道时的布井方式示意图；
图12为本发明实施例提供的岩层关键层能量传播衰减示意图；
图13为本发明实施例提供的井上井下微震联合监测系统布置图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法，包括：
步骤10：根据目标岩层的地应力的方向确定压裂井的布井方向，该步骤具体包括：压裂井可以分为垂直压裂井和水平压裂井，其中，垂直压裂井的井身轴向始终与垂直方向一致，垂直压裂井可以选择井身的任意段进行压裂；水平压裂井井身分为垂直段、造斜段和水平段，水平段是水平压裂井的压裂施工段。在目标岩层埋深小于700m时，煤矿地面压裂水平段长度在400～1000m左右；选择目前常规的压裂设备和参数，单口垂直井的最大水平压裂直径小于500m，单口水平井的最大水平压裂直径介于500m～1500m；矿井最大水平主应力一般大于最大垂直主应力，所述两者压裂井的最大垂直压裂直径均不大于100m。
当确定垂直井压裂时，垂直井的井身始终保持铅垂方向，在水平方向投影应位于目标岩层的中部，垂直方向投影应贯穿整个目标岩层；
当确定水平井压裂时，所述水平井井身包括垂直段、造斜段和水平段，三段井身位于同一平面，其中，水平段的水平方向投影应贯穿目标岩层且应与目标岩层的最小水平主应力方向保持一致，垂直方向投影应位于目标岩层中部；所述垂直段的方向始终保持铅垂方向；所述造斜段是连接垂直段和水平段。
其中目标岩层的最小水平主应力方向确定的方法为：将水力压裂设备送达目标岩层内，用封隔器将压裂段上下两端密封起来；注入高压液体，加压直到岩石破裂，将初始破裂方位作为最大水平主应力的方向；将与最大水平主应力的方向垂直的方向作为最小水平主应力的方向。
在一实施例中，参见图3，压裂时的裂缝扩展方向与地应力水平密切相关，裂缝主要扩展平面与最大主应力σ1和中间主应力σ2所决定的平面一致。测量目标压裂岩层地应力时，首先采用钻机打钻至目标压裂岩层，取出钻具，将水力压裂设备送达目标岩层内，用封隔器将上下测试段两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并用印模器或井下电视观测破裂方位，将初始破裂方位作为最大水平主应力σ1的方向，将与最大水平主应力σ1的方向垂直的方向作为最小水平主应力σ3的方向，最小水平主应力σ3的方向即为水平井水平段的布置方向。
步骤20：在此布井方向下，根据目标岩层的赋存状态确定采用的压裂井的类型和数量。赋存状态包括长度、厚度；
根据A＝[目标岩层长度/1500]+a确定水平井的数量，其中，当目标岩层长度/1500的余数大于500m时，a取1；当目标岩层长度/1500的余数不大于500m，a取0，A为所述水平井的数量；
根据B＝[目标岩层厚度/100]确定水平井在垂直方向上的分段压裂数，其中目标岩层厚度/100的余数为0，B取目标岩层厚度/100的商；当目标岩层厚度/100的余数不为0，B取目标岩层厚度/100的整数商+1；
根据C＝[(目标岩层长度-1500·A)/500]+[A/2]+b确定垂直井的数量，其中，公式中：目标岩层长度-1500·A只取其值为正数时的计算结果，当(目标岩层长度-1500·A)/500为正分数时，b取1；当(目标岩层长度-1500·A)/500为非正分数时，b取0。
下面结合一具体实施例对步骤20进行详细说明，即：
若目标岩层连续长度不大于500m时，垂直井的数量C为1，水平井数量为0，参见图5。
若目标岩层连续长度在500m～1500m之间，厚度不大于100m时，垂直井的数量C为0，水平井数量A为1，水平井垂直方向的分段压裂数B为1，参见图6。
若目标岩层连续长度在500m～1500m之间，厚度大于100m时，垂直井的数量C为0，水平井数量A为1，水平井垂直方向的分段压裂数B为2，参见图7。
若目标岩层连续长度为2500～3000m，厚度不大于100m时，垂直井的数量C为1，水平井数量A为2，水平井垂直方向的分段压裂数B为1，参见图8。
若目标岩层连续长度2500～3000m，厚度为100～200m时，垂直井的数量C为1，水平井数量B为2，水平井垂直方向的分段压裂数A为2，参见图9。
步骤30：根据所述的压裂井的数量确定压裂井口的地面位置。
当水平井的数量A等于0时，此时垂直井数量C等于1，采用该垂直井的井口位于目标岩层中心对应的地面；
当水平井的数量A等于1时，若此时垂直井数量C为0时，采用该水平井的井口位置处于目标岩层边界以外所对应的地面；若此时垂直井数量C为1时，采用该垂直井和水平井的井口位置处于目标岩层内所对应的地面，且两者共用一个地面施工场地；
当水平井的数量A大于等于2时，每2个水平井需要共用一个地面施工场地，且2个水平井中间需要布置一口垂直井，该垂直井同样与2口水平井共用一个地面施工场地。剩余的1个垂直井或水平井另单独布置一个地面上施工场地。
下面结合一具体实施例对步骤30进行详细说明，即：
若目标岩层连续长度不大于500m时，采用一个垂直井占用一个地面施工场地，参见图5。
若目标岩层连续长度在500m～1500m之间，厚度不大于100m时，采用一个水平井占用一个地面施工场地，参见图6。
若目标岩层连续长度在500m～1500m之间，厚度大于100m时，采用一个水平井占用一个地面施工场地，参见图7。
若目标岩层连续长度为2500～3000m，厚度不大于100m时，采用一个垂直井和两个水平井共同占用一个地面施工场地，参见图8。
若目标岩层连续长度2500～3000m，厚度为100～200m时，采用一个垂直井和两个水平井共同占用一个地面施工场地，参见图9。
本发明提供的地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法，在步骤10之前，还包括目标岩层的确定，具体包括：对矿井冲击地压危险性进行评价，划分冲击地压危险区域，分析冲击地压危险区域的上方岩层，确定影响冲击地压发生的主要致灾岩层，即目标压裂岩层。
具体，参见图2，最下面为一层可采煤层，采用综合指数法或其他经实践证实有效的方法对可采煤层进行冲击地压危险性评价，结合矿井地质资料和现场监测数据对具有冲击危险性的煤层进行理论分析、数值模拟分析和工程类比分析，划定冲击地压危险区域。煤层上方至地表为若干层岩层，通过对冲击地压危险区域上方的岩层进行物理力学性质分析、主控关键层及能量传递响应分析、微震监测的主控关键岩层分析等方法，确定影响冲击地压发生的致灾岩层，即目标压裂岩层。
其中，主控关键层及能量传递响应分析包括：
201、利用关键层理论，计算出具有可压裂性的多个预地面压裂岩层。
具体实施中，通过调研、勘察所有准备压裂区域内的钻孔柱状资料，根据钻孔柱状资料绘制距离工作面煤层上方的岩层赋存特征。具体为，根据岩层厚度、埋深、岩性、沿走向、倾向的变化特征，以及含水层、隔水层，确定厚层、巨厚顶板的层位和岩性，以及根据岩层的赋存特征，制定地面压裂的可压裂性测试方案，以便通过在实验室开展相关测试，获取岩层杨式模量、泊松比、脆性系数、岩层脆性矿物含量、黏土矿物含量、内摩擦角和黏聚力、镜质体反射率，从而确定岩层的可压裂性，为地面压裂可行性提供必要的依据。
进一步地，根据关键层理论计算工作面煤层上方的关键岩层，确定工作面煤层上方的若干关键岩层，即多个预地面压裂岩层。其中，关键层理论计算方法可参照钱鸣高等编著的《岩层控制的关键层理论》中的第2章第2.2节关键层的一般力学分析和2.3节关键层判别方法，以及《矿山压力与岩层控制》中第6章第二节岩层控制的关键层理论的相关内容，以便后续根据多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，得到影响冲击地压的地面压裂目标岩层，即冲击地压主控岩层。
202、确定所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量。
步骤202具体可以包括根据所述多个预地面压裂岩层，利用岩层释放能量衰减特征计算出所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量。其中，利用岩层释放能量衰减特征计算出所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，具体可以包括：对所述多个预地面压裂岩层进行弯曲能量计算，得到所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量；以及，根据所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量，计算出所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量传递至工作面煤层的剩余能量。
203、通过比较所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，将剩余能量最大的预地面压裂岩层确定为地面压裂目标岩层。
具体实施中，根据具有可压裂性的岩层，利用岩层关键层理论计算出工作面煤层上方的多个岩层关键层，即具有可压裂性的多个预地面压裂岩层。由于不同层位的岩层关键层对工作面煤层冲击地压的程度影响不同，对多个岩层关键层进行弯曲能量计算，以及根据计算出的岩层释放能量确定能量传递、作用至工作面煤层上的剩余能量，从而通过对比能量传递、作用至工作面煤层上的多个剩余能量，确定理论上的地面压裂目标岩层。
根据实际应用场景的需要，若存在多个关键层，则从多个关键层中确定影响冲击地压的主控关键层，即地面压裂目标岩层。例如，根据岩层关键层理论分析确定存在2层关键层，即关键层1和关键层2，对关键层1和关键层2进行弯曲能量计算，得到关键层1和关键层2的释放能量，并进一步计算出关键层1和关键层2的释放能量传递至工作面煤层的剩余能量，并通过比较确定剩余能量最大的关键层，即地面压裂目标岩层。
如图12所示，关键层1通过弯曲能量计算得到的弹性弯曲能量为E1，弹性弯曲能量释放传递至r1处煤层的剩余能量为E′1；同理，关键层2通过弯曲能量计算得到的弹性弯曲释放能量为E2，弹性弯曲能量释放传递至r2处煤层的剩余能量为E′2，若E′1＞E′2，则关键层1对工作面煤层冲击地压的影响程度大于关键层2对工作面煤层冲击地压的影响程度，从而确定关键层1为冲击地压主控岩层，优先处理关键层1。其中，假设工作面煤层上方的n层岩层断裂并释放的弹性弯曲能量为En，震源距离开采煤层的距离为r1，r2，…，rn，该弹性弯曲能量在岩体中以指数形式衰减，衰减指数(阻尼)为η，关键层断裂传播至煤层的剩余能量的计算公式具体为：
其中，M为工作面煤层顶板岩层的弯矩；
为工作面煤层顶板岩层弯曲下沉的转角。
微震监测的主控岩层分析包括：
首先，获取岩层中用于表征围岩活动的不同能量等级的微震事件；具体可以采用井上井下微震联合监测系统、井上微震联合监测系统或井下微震联合监测系统来获取。作为优选实施例，具体可以利用图13所示的井上井下微震联合监测系统(波兰的ARP2000地面微震监测系统)，其中，ARP系统的应用实现了“ARAMIS M/E井下微震监测系统+ARP2000P地面微震监测系统”井上下联合监测。
其次，根据不同能量等级的微震事件分析用于表征围岩活动是否主要发生在顶板岩层。该步骤具体包括对于发生在顶板岩层，煤层及底板岩层的微震事件占比或能量大小分析；当用顶板岩层微震事件次数大于在底板岩层微震事件次数和/或煤层微震事件次数，或者顶板岩层微震事件能量大于在底板岩层微震事件和/或煤层微震事件的能量，则确定用于表征围岩活动主要发生在顶板岩层。
再次，当用于表征围岩活动是主要发生在顶板岩层时，分析大能量事件在顶板岩层分布的层位，确定大能量事件集中发生的层位为地面压裂目标岩层。该步骤具体包括：根据井上下联合微震监测到的微震事件，按照监测到的微震事件能级水平，把最大能级事件投影至顶板岩层，将顶板岩层中最大能级的微震事件占比最大的岩层确定为目标岩层。
另外，当最大能级发生数量不足以确定目标岩层时，继续分析次最大能级事件至能够确定大能量事件集中发生在的岩层层位，从而确定目标岩层；所述最大能级发生数量不足是能量事件在不同岩性(例如，中砂岩、细砂岩和/或粗砂岩岩层)具有分布，且分布各岩层对比差异小。
上述微震监测的主控岩层分析和主控关键层及能量传递响应分析既可以单独使用来确定目标岩层，也可以组合使用来确定目标岩层，即：可以使用主控关键层及能量传递响应分析确定目标岩层后，然后由微震监测的主控岩层分析确定的目标岩层对主控关键层及能量传递响应分析确定的目标岩层进行验证；或者使用微震监测的主控岩层分析确定目标岩层后，然后由主控关键层及能量传递响应分析确定的目标岩层对微震监测的主控岩层分析确定的目标岩层进行验证。通过验证是否一致的方式，若一致，则表明确定的目标岩层没有问题，从而实现目标岩层的预测的精准性，为后续布井及冲击地压的治理奠定基础。
下面结合一具体应用实例对本发明所提出的布井方法的应用做出说明。煤炭开采过程时，需要将开采区域内的煤层划分为若干个分区，每个煤层分区通过开掘巷道而形成生产运输系统，而被巷道包围的分区煤层称之为工作面。参见图10、图11，某矿将某一开采区域煤层划分为5个工作面，每个工作面开采宽度为300m，推进长度为3000m，工作面开采顺序为101工作面到105工作面。首先，101工作面开采后，在102工作面开采过程中，两工作面之前的煤柱区域受采空区侧向顶板活动和工作面的二次扰动，集中应力较高，是冲击地压危险区域；同样地，以上任意两个工作面之间的煤柱区域均为冲击地压危险区域。通过分析得出该矿冲击地压危险区域上方具有一层60m厚的目标压裂岩层。若最大水平主应力垂直巷道走向，则水平井的水平段应平行巷道走向布置(此时水平井的水平段延伸方向应与目标岩层内最小主应力方向保持一致)，参见图10；若最大水平主应力平行巷道走向，则水平井的水平段应垂直巷道走向布置(此时水平井的水平段延伸方向应与目标岩层内最小主应力方向保持一致)，参见图11。以此压裂井布置方式，采用地面压裂处理厚层冲击致灾岩层的范围最大、效果最佳，可以达到区域卸压治理冲击地压的目的。
按本发明此压裂井布置方式，采用地面压裂处理厚层冲击致灾岩层的范围最大、效果最佳，可以达到区域卸压治理冲击地压的目的。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种地面压裂区域卸压源头治理冲击地压的布井方法，其特征在于，包括：
根据目标岩层的地应力方向确定压裂井的布井方向；所述压裂井包括水平井或垂直井；
在此布井方向下，根据目标岩层的赋存状态确定采用的压裂井的类型和数量；根据所述的压裂井的数量确定压裂井井口地面位置；
其中，所述根据目标岩层的赋存状态确定采用的压裂井的类型和数量包括：
根据A＝[目标岩层长度/1500]+a确定水平井的数量，其中，当目标岩层长度/1500的余数大于500m时，a取1；当目标岩层长度/1500的余数不大于500m，a取0，A为所述水平井的数量；
根据B＝[目标岩层厚度/100]确定水平井在垂直方向上的分段压裂数，其中目标岩层厚度/100的余数为0，B取目标岩层厚度/100的商；当目标岩层厚度/100的余数不为0，B取目标岩层厚度/100的整数商+1；
根据C＝[(目标岩层长度-1500·A)/500]+[A/2]+b确定垂直井的数量，其中，公式中：目标岩层长度-1500·A只取其值为正数时的计算结果，当(目标岩层长度-1500·A)/500为正分数时，b取1；当(目标岩层长度-1500·A)/500为非正分数时，b取0。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定目标岩层，具体包括：对矿井冲击地压危险性进行评价，划分冲击地压危险区域，分析冲击地压危险区域的上方岩层，确定影响冲击地压发生的主要致灾岩层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分析冲击地压危险区域的上方岩层包括通过对冲击地压危险区域上方的岩层进行物理力学性质分析、主控关键层及能量传递响应分析或微震监测的主控关键岩层分析方法对冲击地压危险区域的上方岩层进行分析。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主控关键层及能量传递响应分析包括利用关键层理论，计算出具有可压裂性的多个预地面压裂岩层；
根据所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，确定地面压裂目标岩层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括确定所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，具体包括：
根据所述多个预地面压裂岩层，利用岩层释放能量衰减特征计算出所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用岩层释放能量衰减特征计算出所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，包括：
对所述多个预地面压裂岩层进行弯曲能量计算，得到所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量；
根据所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量，计算出所述多个预地面压裂岩层的岩层释放能量传递至工作面煤层的剩余能量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，确定地面压裂目标岩层，包括：
通过比较所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量，将剩余能量最大的预地面压裂岩层确定为地面压裂目标岩层。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标岩层的地应力的方向确定布井方向包括：
当确定垂直井压裂时，垂直井的井身始终保持铅垂方向，在水平方向投影应位于目标岩层的中部，垂直方向投影应贯穿整个目标岩层；
当确定水平井压裂时，所述水平井井身包括垂直段、造斜段和水平段，三段井身位于同一平面，其中，水平段的水平方向投影应贯穿目标岩层且应与目标岩层的最小水平主应力方向保持一致，垂直方向投影应位于目标岩层中部；所述垂直段的方向始终保持铅垂方向；所述造斜段是连接垂直段和水平段；所述目标岩层内最小主应力方向是与最大水平主应力的方向垂直；所述最大水平主应力的方向为水力压裂时目标岩层的岩石的初始破裂方位。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括确定目标岩层的最小水平主应力方向，具体包括：
将水力压裂设备送达目标岩层内，用封隔器将压裂段上下两端密封起来；
注入高压液体，加压直到岩石破裂，将初始破裂方位作为最大水平主应力的方向；
将与所述最大水平主应力的方向垂直的方向作为最小水平主应力的方向。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述的压裂井的数量确定压裂井口的位置关系包括：
当水平井的数量A等于0时，此时垂直井数量C等于1，采用该垂直井的井口位于目标岩层中心对应的地面；
当水平井的数量A等于1时，若此时垂直井数量C为0时，采用该水平井的井口位置处于目标岩层边界以外所对应的地面；若此时垂直井数量C为1时，采用该垂直井和水平井的井口位置处于目标岩层内所对应的地面，且两者共用一个地面施工场地；
当水平井的数量A大于等于2时，每2个水平井需要共用一个地面施工场地，且2个水平井中间需要布置一口垂直井，该垂直井同样与2口水平井共用一个地面施工场地，剩余的1个垂直井或水平井另单独布置一个地面上施工场地。
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