CN114961713A - 一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法及系统，包括：在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；重新采集多个压裂钻孔的采动应力；分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定最大主应力的方位角与煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；获取第一夹角与第二夹角的预设最小范围，确定预设最小范围对应的若干压裂钻孔；确定若干压裂钻孔在煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。本发明通过分析岩层应力演化规律，从而获得岩层的最优压裂时机，实现裂缝尽可能沿垂直方向以及巷道轴向扩展，实现最佳切顶效果，从而控制动压巷道变形。
Description
技术领域
本发明涉及矿山压力及岩层控制技术领域，尤其涉及一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法及系统。
背景技术
在煤矿开采过程中，由于煤矿采动巷道众多，受采动影响的巷道变形严重，仅仅采用加强支护、增大煤柱等手段难以有效控制巷道变形，普遍认为采空区侧向悬顶距离较长是造成动压巷道处于高应力区域并持续变形的主要原因。随着煤矿开采领域引入水力压裂切顶技术，近年来逐渐在动压巷道的变形控制方面得到大量应用，主要原理为在工作面回采位置前方采用水力压裂的方法将上部不易断裂垮落的顶板提前预裂，待工作面采过后上部坚硬难垮顶板更容易、更快速的向采空区方向垮落，从而减小悬顶的长度及时间，尽可能的降低长距离大面积悬顶造成的侧向高应力集中，进而降低外部动压巷道的围岩应力，控制巷道变形破坏程度。
虽然目前坚硬顶板预裂切顶的方法中水力压裂使用的较多，但由于地质条件及开采条件的变化多端，导致很多水力压裂预裂切顶的效果很差，没能发挥卸压保护的作用。主要原因是压裂孔的设置随机性很大，对水力压裂裂缝的扩展规律认识不清，水力压裂后裂缝的扩展方向是什么，是否能够起到切顶作用等都无法准确获得，因此水力压裂切顶卸压效果无法保证。
发明内容
本发明提供一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法及系统，用以解决现有技术中针对水力压裂预裂切顶的压裂孔设置比较随机，导致无法获得水力压裂裂缝的扩展规律，从而无法预估水力压裂后裂缝的扩展方向的缺陷。
第一方面，本发明提供一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，包括：
采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；
利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；
基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；
获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；
确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
根据本发明提供的一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，所述采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力之前，还包括：
从顶板岩层开始，以靠近煤柱投影方向，且远离工作面预设间隔距离，向下倾斜打设多个压裂钻孔，截止于巷道顶部；
其中，所述多个压裂钻孔之间为等间隔设置，所述多个压裂钻孔的推进方向与工作面回采前进方向一致。
根据本发明提供的一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，所述采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力，包括：
在所述多个压裂钻孔中装入空心包体；
解除所述多个压裂钻孔的应力，并撤出所述空心包体；
计算获得所述多个压裂钻孔的所述原岩应力。
根据本发明提供的一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，所述利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力，包括：
在所述多个压裂钻孔中安装所述新的空心包体，并对所述新的空心包体进行注浆封装；
待注浆封装后的空心包体与岩体耦合后，测量并计算获得所述多个压裂钻孔的所述采动应力。
根据本发明提供的一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，所述基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，包括：
将所述原岩应力和所述采动应力进行矢量叠加，获得所述最大主应力。
根据本发明提供的一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，所述获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔，包括：
若确定任一压裂钻孔对应的所述第一夹角接近所述巷道轴向，以及对应的所述第二夹角接近所述巷道轴向垂直方向，且所述第一夹角与所述第二夹角均在所述预设最小范围内，则确定所述任一压裂钻孔对应的位置为所述超前工作面距离的起始值；
若确定任一其它压裂钻孔对应的所述第一夹角远离所述巷道轴向，以及对应的所述第二夹角远离所述巷道轴向垂直方向，且所述第一夹角与所述第二夹角均在所述预设最小范围内，则确定所述任一其它压裂钻孔对应的位置为所述超前工作面距离的结束值。
根据本发明提供的一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，所述多个压裂钻孔至少为2个。
第二方面，本发明还提供一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的系统，包括：
获取模块，用于采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；
采集模块，用于利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；
计算模块，用于基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；
处理模块，用于获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；
确定模块，用于确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法。
第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法。
本发明提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法及系统，通过测量得到原岩应力、采动应力及其变化规律等相对准确的值，分析岩层应力演化规律，从而获得岩层的最优压裂时机，实现裂缝尽可能沿垂直方向以及巷道轴向扩展，实现最佳切顶效果，从而控制动压巷道变形。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法的流程示意图；
图2是本发明提供的典型压裂钻孔布置示意图；
图3是本发明提供的压裂钻孔与工作面位置关系平面示意图；
图4是本发明提供的空心包体应力计安装位置示意图；
图5是本发明提供的最佳超前距离及最优压裂时机示意图；
图6是本发明提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的系统的结构示意图；
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明针对采动条件下岩层应力状态演化规律不清楚，进而影响动压水力压裂切顶卸压效果的问题，提出一种基于应力解除法对采动条件下岩层应力状态演化规律进行分析实测的方法，从而定量得到最优压裂时机对应的超前工作面距离，达到合理选择压裂时机实现裂缝扩展方向可控。
图1是本发明提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法的流程示意图，如图1所示，包括：
步骤100：采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；
步骤200：利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；
步骤300：基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；
步骤400：获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；
步骤500：确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
本发明在煤矿预设采动区域内，通常是远离采动影响的区域，设置多个压裂钻孔，通过多个压裂钻孔采用应力解除法对实施压裂作业的巷道上方岩层进行应力实测，其中单个压裂钻孔示意图如图2所示。
首先是通过原始空心包体，计算测量每个压裂钻孔的原岩应力，然后重新装入新的空心包体，计算测量每个压裂钻孔的采动应力，进一步由原岩应力和采动应力综合得到压裂钻孔的最大主应力。
可以理解的是，由于水力压裂裂缝的扩展一般是沿着岩体最大主应力的方向进行扩展，因此获得每个压裂钻孔的最大主应力至关重要，通过分析最大主应力的参数，能较为准确地选择实施压裂钻孔的最优压裂时机，确保岩体裂缝扩展方向能沿着预设的方向进行扩展。
对于每个压裂钻孔的受理点，分析从远离采煤工作面到工作面逐渐靠近的过程中，岩层内不同位置应力状态的演化规律，包括三向应力的大小、方位角、倾角等。
进一步地，由于在实际采矿过程中，期望水力压裂裂缝能尽量靠近岩层垂直方向，即巷道轴向的垂直方向，能实现较为理想的水力压裂欲裂切顶效果，而往往无法完全达到垂直的效果，本发明设置一个夹角的预设最小范围，即分别衡量最大主应力的方位角与煤矿预设采动区域中巷道轴向的夹角是否尽量小，以及最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的夹角是否也尽量小，这里的方位角和倾角，理解为三维方向分别在水平面和竖直面的投影。
在对多个压裂钻孔逐步进行测量过程中，当测量每个压裂钻孔对应夹角逐渐逼近于垂直方向，然后又逐渐远离垂直方向，可以判定这些压裂钻孔之间的距离间隔可确定为超前工作面距离，在该超前工作面距离范围内即可实施压裂作业，从而获得最优压裂时机。
本发明通过测量得到原岩应力、采动应力及其变化规律等相对准确的值，分析岩层应力演化规律，从而获得岩层的最优压裂时机，实现裂缝尽可能沿垂直方向以及巷道轴向扩展，实现最佳切顶效果，从而控制动压巷道变形。
基于上述实施例，所述采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力之前，还包括：
从顶板岩层开始，以靠近煤柱投影方向，且远离工作面预设间隔距离，向下倾斜打设多个压裂钻孔，截止于巷道顶部；
其中，所述多个压裂钻孔之间为等间隔设置，所述多个压裂钻孔的推进方向与工作面回采前进方向一致。
需要说明的是，本发明通过在煤矿预设采动区域逐步设置多个压裂钻孔，逐个分析获取多个最大主应力的变化规律。
如图3所示，示意了多个压裂钻孔位置的平面投影效果，从上往下投影方向来看，从左至右分别为工作面、巷道和煤柱。
多个压裂钻孔的设置原则是在远离采动影响的区域，例如距离采煤工作面距离超过300m的区域，从顶板岩层开始，以靠近煤柱投影方向，向下倾斜打孔，截止到巷道顶部，打孔的推进顺序和工作面回采前进方向保持一致；同时，多个压裂钻孔通常是等间隔距离设置，例如间隔10m，且倾斜的角度通常为45度到80度之间，以60度到80度之间为常见设置。
本发明通过设置与工作面推进方向一致的压裂钻孔设置顺序，能更准确分析测量原岩应力、采动应力及其变化规律，从而得到最优压裂时机。
基于上述任一实施例，所述采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力，包括：
在所述多个压裂钻孔中装入空心包体；
解除所述多个压裂钻孔的应力，并撤出所述空心包体；
计算获得所述多个压裂钻孔的所述原岩应力。
具体地，对于测试获得原岩应力，本发明采用首先打设钻孔，再装入空心包体，然后进行应力解除并撤出空心包体，计算测试位置的应力，即得到原岩应力。
本发明采用应力解除法获得压裂钻孔的原岩应力，具有操作方便，计算简单，获取数据直观的特点。
基于上述任一实施例，所述利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力，包括：
在所述多个压裂钻孔中安装所述新的空心包体，并对所述新的空心包体进行注浆封装；
待注浆封装后的空心包体与岩体耦合后，测量并计算获得所述多个压裂钻孔的所述采动应力。
具体地，在前述实施例基础上，压裂钻孔中撤出空心包体，在该压裂钻孔中安装新的空心包体，再进行注浆封装，待实现与岩体的良好耦合后，采用空心包体应力计测量获得采动应力，空心包体应力计主要用于测量岩石和混凝土中的三向应力，安装示意图如图4所示。
本发明进一步计算注浆密封后的空心包体对压裂钻孔的作用应力，具有计算精确的特点。
基于上述任一实施例，所述基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，包括：
将所述原岩应力和所述采动应力进行矢量叠加，获得所述最大主应力。
具体地，本发明在分别得到原岩应力和采动应力后，进一步通过矢量叠加，得到该点的绝对应力，即最大主应力。
这里通过在安装空心包体之前获得岩层的原岩应力，以及获取安装新空心包体注浆密封后的采动应力，进行矢量叠加后，综合得到该压裂钻孔的最大主应力，充分考虑从远离采煤工作面到工作面逐渐靠近的全过程中，岩层内不同位置应力状态的演化规律，包括三向应力的大小、方位角和倾角等。
本发明分别测量原岩应力和采动应力，充分考虑了压裂钻孔的综合应力，能获得较为准确的绝对应力值，便于后续确定最优压裂时机。
基于上述任一实施例，所述获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔，包括：
若确定任一压裂钻孔对应的所述第一夹角接近所述巷道轴向，以及对应的所述第二夹角接近所述巷道轴向垂直方向，且所述第一夹角与所述第二夹角均在所述预设最小范围内，则确定所述任一压裂钻孔对应的位置为所述超前工作面距离的起始值；
若确定任一其它压裂钻孔对应的所述第一夹角远离所述巷道轴向，以及对应的所述第二夹角远离所述巷道轴向垂直方向，且所述第一夹角与所述第二夹角均在所述预设最小范围内，则确定所述任一其它压裂钻孔对应的位置为所述超前工作面距离的结束值。
具体地，本发明根据应力状态演化规律，判断出最大主应力方位角与巷道轴向的第一夹角，以及最大主应力倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角，对上述两个夹角同时进行约束，使得最大主应力应尽可能靠近垂直方向的位置为较为理想的压裂钻孔，需要较为精确地计算出与工作面的相对位置，确定一个相对有效的距离范围作为超前工作面距离对应的预设最小范围。
如图5所示，当压裂钻孔的位置逐个向前推进时，依次计算各个压裂钻孔的第一夹角和第二夹角，当计算到某一个压裂钻孔对应的第一夹角开始趋近于巷道轴向，以及第二夹角开始趋近于巷道轴向垂直方向，且均位于所述预设最小范围内，则可以判定该点对应的位置即使待确定的超前工作面距离的起始值，如图5中所示A点；
对应地，随着测试的不断进行，当计算到某一个压裂钻孔对应的第一夹角开始远离巷道轴向，以及第二夹角开始远离巷道轴向垂直方向，且仍位于所述预设最小范围内，则可以判定该点对应的位置即使待确定的超前工作面距离的结束值，如图5中所示B点。
将A点和B点之间的距离作为超前工作面距离，即对应最优压裂时机。
此处，本发明在压裂过程中，通过进行裂缝扩展规律的实测，能验证裂缝扩展路径与最大主应力演化之间的关系，也有效克服了水力压裂裂缝的扩展受应力环境、原生裂缝、岩层结构、压裂参数等诸多因素的影响，其扩展规律无法通过理论计算或数值模拟计算等方式来准确获得的局限性。
基于上述任一实施例，所述多个压裂钻孔至少为2个。
可选地，本发明中所涉及的压裂钻孔的安装数量可以根据压裂钻孔的实际垂高确定，至少不少于2个，以进行相互验证，在实际布设中，通常需要在一段距离范围内设置多个测试点，以获得更精确的测量数据。
下面对本发明提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的系统进行描述，下文描述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的系统与上文描述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法可相互对应参照。
图6是本发明提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的系统的结构示意图，如图6所示，包括：获取模块61、采集模块62、计算模块63、处理模块64和确定模块65，其中：
获取模块61用于采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；采集模块62用于利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；计算模块63用于基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；处理模块64用于获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；确定模块65用于确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
本发明通过测量得到原岩应力、采动应力及其变化规律等相对准确的值，分析岩层应力演化规律，从而获得岩层的最优压裂时机，实现裂缝尽可能沿垂直方向以及巷道轴向扩展，实现最佳切顶效果，从而控制动压巷道变形。
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，该方法包括：采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，该方法包括：采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，该方法包括：采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，其特征在于，包括：
采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；
利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；
基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；
获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；
确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
2.根据权利要求1所述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，其特征在于，所述采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力之前，还包括：
从顶板岩层开始，以靠近煤柱投影方向，且远离工作面预设间隔距离，向下倾斜打设多个压裂钻孔，截止于巷道顶部；
其中，所述多个压裂钻孔之间为等间隔设置，所述多个压裂钻孔的推进方向与工作面回采前进方向一致。
3.根据权利要求1所述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，其特征在于，所述采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力，包括：
在所述多个压裂钻孔中装入空心包体；
解除所述多个压裂钻孔的应力，并撤出所述空心包体；
计算获得所述多个压裂钻孔的所述原岩应力。
4.根据权利要求1所述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，其特征在于，所述利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力，包括：
在所述多个压裂钻孔中安装所述新的空心包体，并对所述新的空心包体进行注浆封装；
待注浆封装后的空心包体与岩体耦合后，测量并计算获得所述多个压裂钻孔的所述采动应力。
5.根据权利要求1所述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，其特征在于，所述基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，包括：
将所述原岩应力和所述采动应力进行矢量叠加，获得所述最大主应力。
6.根据权利要求1所述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，其特征在于，所述获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔，包括：
若确定任一压裂钻孔对应的所述第一夹角接近所述巷道轴向，以及对应的所述第二夹角接近所述巷道轴向垂直方向，且所述第一夹角与所述第二夹角均在所述预设最小范围内，则确定所述任一压裂钻孔对应的位置为所述超前工作面距离的起始值；
若确定任一其它压裂钻孔对应的所述第一夹角远离所述巷道轴向，以及对应的所述第二夹角远离所述巷道轴向垂直方向，且所述第一夹角与所述第二夹角均在所述预设最小范围内，则确定所述任一其它压裂钻孔对应的位置为所述超前工作面距离的结束值。
7.根据权利要求1至6中任一所述的确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法，其特征在于，所述多个压裂钻孔至少为2个。
8.一种确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于采用原始空心包体，在煤矿预设采动区域获取多个压裂钻孔的原岩应力；
采集模块，用于利用新的空心包体，重新多次采集所述多个压裂钻孔的采动应力；
计算模块，用于基于所述原岩应力和所述采动应力，分别计算每个压裂钻孔的最大主应力，以确定所述最大主应力的方位角与所述煤矿预设采动区域中巷道轴向的第一夹角，以及所述最大主应力的倾角与巷道轴向垂直方向的第二夹角；
处理模块，用于获取所述第一夹角与所述第二夹角的预设最小范围，确定所述预设最小范围对应的若干压裂钻孔；
确定模块，用于确定所述若干压裂钻孔在所述煤矿预设采动区域中的超前工作面距离为最优压裂时机进行压裂作业。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述确定动压巷道水力压裂切顶卸压时机的方法。
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