[发明专利]从地表定向水压致裂预裂基岩控制采动影响范围的方法

说明书

本发明涉及一种从地表定向水压致裂预裂基岩控制采动影响范围的方法，包括以下步骤：1）获取预裂区域上覆岩层地质状况，分析确定地表移动盆地边界，所述上覆岩层地质状况包括上覆岩层岩层位、岩层厚度、松散层厚度h₁、岩层强度及地应力；2）根据需要保护地表建（构）筑物保护等级确定围护带宽度D；3）根据步骤2）确定的围护带宽度，以及建（构）筑物安全系数q，确定钻孔距建（构）筑物的布设距离L，L=q*D；4）确定预裂深度h₂=S*tanδ；5）确定钻孔深度H=h₁+h₂；6）根据钻孔位置以及钻孔深度进行打钻、水压致裂等操作。本发明的方法可有效控制井下开采时采动范围的影响，采用地表定向水压致裂的方法，可大幅降低施工难度。

技术领域

本发明具体涉及一种从地表定向水压致裂预裂基岩控制采动影响范围优化停采线的方法，属于采矿技术方法领域。

背景技术

煤炭是当今社会主要的能源，随着社会的发展和生产技术的进步,人们对能源的需求量越来越大。煤炭从地下采出后,其上方覆盖岩层失去支撑,岩体内部的原有应力平衡状态受到破坏,引起岩体内应力的重新分布,使采空区周围的岩体产生位移、变形直至破坏。当采空区面积达到一定的范围后,引起采空区上方地表产生移动与变形。地表的移动与变形影响建（构）筑物的基础,导致建（构）筑物出现移动和变形,甚至出现破坏现象。

目前控制和减轻地表沉陷的主要技术途径有充填开采、部分开采和覆岩离层带注浆充填等。充填开采是采用外来材料充填矿物资源采出后形成的采空区，包括水砂充填、矸石充填等，但此方法成本高、工艺复杂，目前在我国煤炭系统很少使用。覆岩离层带注浆充填减沉是近几年来提出的一种新的地表沉陷控制方法，其实质是注浆充填开采过程中覆岩中形成的离层空间，阻止开采空间的向上传递，阻止和减缓上覆岩层继续下沉，达到减缓地面沉陷的目的，但其工艺复杂，实现的难度较大，大面积开采条件下实施的地面减沉效果还有待于实践验证。部分开采主要包括房式开采和条带开采，是利用留下的矩形或条带形煤柱支撑上覆岩层控制地表沉陷。其中条带开采是目前国内建筑物下采煤地表沉陷控制的主要技术途径，其最大的缺点是煤炭永久损失率较高。实际生产中大多是根据地表移动盆地边界角，圈定地表移动盆地边界。该方法只能对沉陷区域进行预估和划界，不能主动控制地表沉陷区域，无法对处于地表沉陷区域的建（构）筑物起到主动保护的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供从地表定向水压致裂预裂基岩控制采动影响范围优化停采线的方法，包括以下步骤：

1）获取预裂区域上覆岩层地质状况，分析确定地表移动盆地边界，所述上覆岩层地质状况包括上覆岩层岩层位、岩层厚度、松散层厚度h₁、岩层强度及地应力；

2）根据需要保护地表建（构）筑物保护等级确定围护带宽度D；

3）根据步骤2）确定的围护带宽度，以及建（构）筑物安全系数q，确定钻孔距建（构）筑物的布设距离L，L= q*D；

4）根据步骤1）确定的地表移动盆地确定走向移动角δ以及停采线水平移动距离S，确定预裂深度h₂ = S*tanδ；

5）根据步骤1）确定的松散层厚度h₁以及步骤4）确定的钻孔预裂深度h₂确定钻孔深度H= h₁+ h₂；

6）根据步骤3）确定的钻孔位置以及步骤5）确定的钻孔深度进行打钻、水压致裂等操作。

进一步的，步骤6）中所述水压致裂操作包括以下步骤：

61）根据上覆岩层地质状况及预裂深度确定钻孔参数；

62）根据步骤61）确定的钻孔参数顺次在地表钻孔；

63）根据上覆岩层地质状况与钻孔孔深，在钻孔预定距离开槽,得到多个切槽；