一种复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法

本发明涉及冲击地压，特别是涉及一种复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法。

背景技术：

1、冲击矿压灾害是煤矿开采过程中严重制约煤炭开采的自然灾害，是聚积在煤岩体中的扰动能量在诱因下突然释放的动力过程。冲击矿压显现会造成煤岩突然被破坏，并造成冒顶片帮、支架或设备损害、引发其他矿井灾害等后果，严重时会导致地面建筑物的倒塌。

2、由于急倾斜厚煤层开采难度较大，目前主要采用的采煤方法为分段放顶煤开采工艺。随着急倾斜煤层矿井开采数量及开采强度的不断增大，急倾斜煤层分段开采冲击矿压显现越发强烈，出现的数起冲击矿压显现事件严重影响矿井的采掘生产。

3、基于此，如何降低冲击地压对矿井的影响，成为了亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，包括：

4、对急倾斜煤层进行取芯试验，制作煤岩组合体试件，并测定所述煤岩组合体试件的物理力学参数；

5、标定所述急倾斜煤层开采区域的标高a,b以及所述急倾斜煤层的倾角α；

6、自地面向下钻进压裂井；所述压裂井垂直段长度为l1，倾斜段长度为l2；所述倾斜段垂直岩层倾向布置，所述倾斜段与水平面夹角为90°-α；

7、判断所述急倾斜煤层的冲击倾向性等级，以将所述急倾斜煤层的冲击倾向性分为无冲击倾向性、冲击倾向性弱，冲击倾向性强；

8、根据所述冲击倾向性等级设计合理的倾斜长度l2及压裂层；所述倾斜段底距所述急倾斜煤层垂直距离为d；沿倾向方向所述急倾斜煤层开采区域的长度为z，其中所述倾斜段的压裂井在所述急倾斜煤层的法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域底部的距离为z1，所述倾斜段的压裂井在所述急倾斜煤层的垂直法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域顶部的距离为z2；

9、若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为无冲击倾向性，则不用进行压裂工艺；若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性弱，则取所述倾斜段最厚一层压裂；若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性强，则取所述倾斜段中距离所述垂直段底部处压裂；

10、按照设计进行钻井、压裂工艺。

11、优选地，所述物理力学参数包括泊松比、抗压强度和抗拉强度。

12、优选地，所述压裂井的布置与所述急倾斜煤层开采区域顶部到所述倾斜段的压裂井在所述急倾斜煤层的法向投影点之间的距离相关；若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性弱，则若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性强，则

13、优选地，所述压裂井的倾斜段底部到所述急倾斜煤层的垂直距离d与法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域顶部的距离z2有关，公式为

14、优选地，所述压裂井的倾斜段的长度与所述急倾斜煤层的倾角α及法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域顶部的距离z2有关，公式为l2＝z2tanα-d。

15、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

16、本发明提供了一种复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，包括：对急倾斜煤层进行取芯试验，制作煤岩组合体试件，并测定所述煤岩组合体试件的物理力学参数；标定所述急倾斜煤层开采区域的标高a,b以及所述急倾斜煤层的倾角α；自地面向下钻进压裂井；所述压裂井垂直段长度为l1，倾斜段长度为l2；所述倾斜段垂直岩层倾向布置，所述倾斜段与水平面夹角为90°-α；判断所述急倾斜煤层的冲击倾向性等级，以将所述急倾斜煤层的冲击倾向性分为无冲击倾向性、冲击倾向性弱，冲击倾向性强；根据所述冲击倾向性等级设计合理的倾斜长度l2及压裂层；所述倾斜段底距所述急倾斜煤层垂直距离为d；沿倾向方向所述急倾斜煤层开采区域的长度为z，其中所述倾斜段的压裂井在所述急倾斜煤层的法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域底部的距离为z1，所述倾斜段的压裂井在所述急倾斜煤层的垂直法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域顶部的距离为z2；若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为无冲击倾向性，则不用进行压裂工艺；若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性弱，则取所述倾斜段最厚一层压裂；若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性强，则取所述倾斜段中距离所述垂直段底部处压裂；按照设计进行钻井、压裂工艺。本发明能够减少煤层中的冲击地压，保证矿井工作的安全生产，社会效益和经济效益显著。

技术特征：

1.一种复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，其特征在于，所述物理力学参数包括泊松比、抗压强度和抗拉强度。

3.根据权利要求1所述的复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，其特征在于，所述压裂井的布置与所述急倾斜煤层开采区域顶部到所述倾斜段的压裂井在所述急倾斜煤层的法向投影点之间的距离相关；若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性弱，则若所述急倾斜煤层的冲击倾向性为冲击倾向性强，则

4.根据权利要求1所述的复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，其特征在于，所述压裂井的倾斜段底部到所述急倾斜煤层的垂直距离d与法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域顶部的距离z2有关，公式为

5.根据权利要求1所述的复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，其特征在于，所述压裂井的倾斜段的长度与所述急倾斜煤层的倾角α及法向投影点到所述急倾斜煤层开采区域顶部的距离z2有关，公式为l2＝z2tanα-d。

技术总结
本发明提供了一种复杂煤层冲击地压地面反向斜井区域源头控制方法，基于急倾斜煤层综放工作面的复杂地质条件及相关参数，经过现场测定得到煤层开采区域的标高和倾角，然后从地面开始钻进布置压裂井，其中压裂井分为垂直部分和倾斜部分，倾斜部分与煤层开采区域倾向方向相垂直，最后根据煤层的冲击倾向性的等级强弱确定压裂井的具体布置位置以及布置的长度，最后按照设计进行钻井、压裂工艺，减少煤层中的冲击地压，保证矿井工作的安全生产，社会效益和经济效益显著。

技术研发人员：高瑞,徐冰琪,王宁,李明,杨文连,卢树德,苗伟东
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22