[发明专利]一种地面垂直孔复合喷射压裂解决坚硬顶板难垮落的方法

说明书

一种地面垂直孔复合喷射压裂解决坚硬顶板难垮落的方法，属于煤矿开采技术领域，针对待回采煤层顶板坚硬不易垮落，初次来压及周期来压步距长，顶板垮落过程中来压表现强烈的问题，在待回采工作面两边巷道中部，距离切眼约为10‑50m处部署1口井解决初次来压步距长问题，后续结合地形和压裂影响半径从切眼向停采线方向进行钻孔布置解决周期来压步距长问题。钻井完井后，针对垮落带高度坚硬顶板，采用水力喷射酸化压裂方式解决顶板坚硬不易垮落，垮落过程中来压表现强烈的问题。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种地面垂直孔复合喷射压裂解决坚硬顶板难垮落的方法。

背景技术

我国煤炭资源赋存范围广泛，井下地质条件复杂，具有坚硬顶板的煤层占到全国煤炭储量约为1/3。对于大采高工作面坚硬顶板，若采空区后方顶板悬露面积达到一定极限，顶板出现大面积垮落，极容易造成井下飓风出现，给矿井安全生产带来严重的隐患，采用科学合理的技术方法，改变原本坚硬的顶板性质，增加其软弱面结构，实现采空区顶板在较小面积及时间内就可以垮落，实现矿井的安全生产。

发明内容

本发明针对煤层回采后，垮落带范围内存在有厚硬岩层，这些厚硬岩层垮落步距大，垮落过程中来压表现强烈的问题，提供一种利用地面垂直孔复合酸化压裂技术，弱化岩体整体强度来处理坚硬顶板不易垮落，减小顶板来压强度的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种地面垂直孔复合喷射压裂解决坚硬顶板难垮落的方法，包括如下步骤：

第一步，地面垂直井布井

在待回采工作面两边巷道中部布置若干垂直孔，包括解决初次来压步距长、来压显现问题的钻孔Ⅰ及若干解决周期来压步距长问题的钻孔，钻孔Ⅰ位于距离切眼10-50m处，从钻孔Ⅰ开始，沿停采线每隔200-300m的距离布置钻孔；

第二步，确定致裂层位

煤层回采后，垮落带高度为4-5倍采高；

第三步，地面钻井

一开至稳定基岩以下终孔并固井，二开至目的煤层顶板以上，不揭露煤层，下入生产套管并固井，固井水泥返至目的层上部200m；

第四步，水力喷射酸化压裂

通过前置酸对岩石化学溶蚀，降低岩石的力学性能，通过水压裂缝的产生和扩展，改造岩体的宏细观结构，降低岩体的力学性能。

第三步中所述生产套管为N80钢级φ139.7mm。

本发明的有益效果如下：

通过本发明，（1）仅在靠近切眼附近部署一口井并复合水力喷射酸化压裂，解决煤炭回采过程中，坚硬顶板不易垮落、初次来压步距长问题；（2）结合地形和压裂影响半径从切眼向停采线方向进行钻孔布置解决周期来压步距长问题。

本发明一是通过前置酸对岩石的化学溶蚀作用，降低岩石的力学性能；二是通过水压裂缝的产生和扩展，改造岩体的宏细观结构，降低岩体的力学性能。二者共同作用弱化岩体的力学性能，降低顶板岩石的整体强度，使顶板及时垮落，减小顶板来压强度，防止因顶板突然大面积折断垮落而产生应力集中释放现象，消除安全隐患。

水力喷射压裂具有针对性强，喷砂射孔及压裂联合作业的优点，同时采用连续油管水力喷射压裂可以一趟管柱压裂多个目的岩层。

水力喷射压裂工艺：目的层针对性强，无需单独射孔，直接喷砂压裂完成射孔压裂作业。

附图说明

图1为本发明地面钻孔部署示意图。

图2为本发明地面钻孔井身结构示意图；