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专利号: 2021104498764
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.煤矿井下采煤工作面水力压裂快速过坚硬岩石断层的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:获取煤层(3)中坚硬岩石断层(4)的几何尺寸和力学属性,根据结果确定压裂孔(6)的直径、数量、长度、间距等压裂孔布置参数;

步骤二:根据步骤一中所确定的压裂孔布置参数,在回采巷道(1)内穿过煤层(3)使用钻机向坚硬岩石断层(4)垂直于工作面推进方向开凿一系列压裂孔(6),并在每个压裂孔(6)内设计压裂位置使用特制工具进行切槽处理,切割出径向的适合水力裂纹(5)起裂的人造弱面;

步骤三:使用双封型封孔器在步骤二中所开凿的每个压裂孔(6)内的每个切槽位置进行多段后退式压裂,对坚硬岩石断层(4)进行预裂,辅助割煤机完成对坚硬岩石断层(4)的切割;

步骤四:当坚硬岩石断层(4)局部过于坚硬时,在采煤工作面(7)使用风钻或锚索钻机向坚硬岩石断层(4)沿工作面推进方向开凿一系列压裂孔(6),使用单封型封孔器在每个压裂孔(6)内完成一次压裂,辅助割煤机完成对坚硬岩石断层(4)的切割。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下采煤工作面水力压裂快速过坚硬岩石断层的方法,其特征在于,所述步骤二中在回采巷道(1)开凿钻孔时压裂孔(6)成排布置,预设直径为56~96mm,预设间距约10m,预设倾角为5~15°。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下采煤工作面水力压裂快速过坚硬岩石断层的方法,其特征在于,所述步骤二中每个压裂孔(6)内的切槽位置间距约3m,相邻压裂孔(6)内切槽位置成间隔布置,空间上沿压裂孔(6)轴线方向间隔约1.5m。

4.根据权利要求1所述的煤矿井下采煤工作面水力压裂快速过坚硬岩石断层的方法,其特征在于,所述步骤三中每次压裂时观察相邻压裂孔(6)的出水情况,当相邻压裂孔(6)大量出水时,停泵,完成该次压裂。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下采煤工作面水力压裂快速过坚硬岩石断层的方法,其特征在于,所述步骤四中压裂孔(6)在采煤工作面(7)开凿钻孔时压裂孔(6)成梅花状布置,预设直径约35mm,预设长度约5m,预设间距约5m,靠近采煤工作面(7)底板的压裂孔(6)水平布置,靠近工作面顶板岩层(8)的压裂孔(6)预设倾角为10~35°。

6.据权利要求1所述的煤矿井下采煤工作面水力压裂快速过坚硬岩石断层的方法,其特征在于,所述步骤四中可使用为液压支架提供乳化液的乳化液泵对压裂孔(6)进行单封式水力压裂。

7.据权利要求1所述的煤矿井下采煤工作面水力压裂快速过坚硬岩石断层的方法,其特征在于,所述步骤四中每次压裂时观察相邻压裂孔(6)和坚硬岩石断层(4)的出水情况,当相邻压裂孔(6)或坚硬岩石断层(4)大量出水时,停泵,完成该次压裂。