[发明专利]一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法

权利要求书

1.一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，其特征在于包括如下步骤：

a. 钻孔：利用钻机向坚硬顶板（1）内施工多个钻孔至设计深度，多个钻孔包括静态致裂钻孔（3）和脉动水力压裂钻孔（2），静态致裂钻孔（3）两侧的钻孔为脉动水力压裂钻孔（2），每两个脉动水力压裂钻孔（2）和一个静态致裂钻孔（3）组合成一个致裂体系；

b.封孔注浆：利用双孔封孔器（11）对静态致裂钻孔（3）进行封堵，将混合均匀的静态破碎剂浆液通过注浆管（13）注入到静态致裂钻孔（3）内部，持续注浆至回浆管（12）出现浆液回流现象，分别关闭连接在注浆管（13）入口处和回浆管（12）出口处的截止阀（7）；

c.注水管路连接：在脉动水力压裂钻孔（2）内安装连通管，利用耐高压封孔器（4）分别对一个静态致裂钻孔（3）两侧的两个脉动水力压裂钻孔（2）进行封孔，并在孔口连通管上安装单向截止阀（5）和压力表（6），然后将连通管的外露端口与注水管路（10）相连接，注水管路（10）经频率可调节的等量分流器（8）与脉动注水泵（9）相连；

d.注水：当注入到静态致裂钻孔（3）内部的静态破碎剂浆液反应超过2h后，启动脉动注水泵（9），打开连接在分流器（8）两侧出口处的截止阀（7）向两个脉动水力压裂钻孔（2）进行注水；

e.当压力表（6）监测到的注水压力P<1–1.5MPa时，分别打开连接在注浆管（13）入口处和回浆管（12）出口处的截止阀（7），持续向注浆管（13）内注水，直至回浆管（12）出现浑浊流体流出时，关闭分流器、注浆管和回浆管的截止阀（7），关闭脉动注水泵（9），停止注水。

2.根据权利要求1所述的一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，其特征在于：所述的致裂体系内的钻孔间距为4.5–5m。

3.根据权利要求1所述的一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，其特征在于：所述的压裂钻孔（2）深度为10–13m，静态致裂钻孔（3）深度为12–15m。

4.根据权利要求1所述的一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，其特征在于：所述向两个脉动水力压裂钻孔（2）内进行注水的频率，通过频率可调节的等量分流器（8）进行改变，实现疲劳加载的非线性特性。

5.根据权利要求1或4所述的一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，其特征在于：所述频率可调节的等量分流器（8）为能够实现两管路同时进行不同的压裂方式的等量分流器，即其中一管路进行脉动压裂，而另一管路进行恒压压裂，两管路按照0.2-0.3h为一个调节周期的矩形周期进行调节。

6.根据权利要求1所述的一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，其特征在于：所述的静态致裂钻孔（3）方向为顶板法向方向，两个脉动水力压裂钻孔（2）和静态致裂钻孔（3）的夹角分别为5–10°和-5 – -10°。