[发明专利]一种煤矿冲击地压地面超前预控方法

权利要求书

1.一种煤矿冲击地压地面超前预控方法，其特征在于，包括以下步骤：

煤层开采前，在煤层及其顶底板中钻孔取煤岩体芯，测定实时煤岩体芯的冲击倾向性，得到测定结果；所述测定结果为无冲击倾向或有冲击倾向；

若所述测定结果为有冲击倾向时，进行超前压裂控制，所述超前压裂控制具体包括，

采用综合指数法，确定冲击矿压危险等级评定指数W_t1，并根据所述冲击矿压危险等级评定指数W_t1判断矿井有无冲击危险性；

当矿井有冲击危险性时，根据工作面开采地质条件，建立数值模拟模型；

根据所述数值模拟模型，确定矿井危险区域，所述矿井危险区域为模拟压裂位置；

利用地面压裂工艺对所述模拟压裂位置对应的实际矿井中预压裂位置进行压裂。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压地面超前预控方法，其特征在于，所述采用综合指数法，确定冲击矿压危险等级评定指数W_t1的计算公式为：

式中：W_i为第i个影响因素的实际评价指数；W_imax为表中第i个影响因素的最大评价指数；n_i为影响因素的数目；所述影响因素为开采区域内同一水平煤层冲击矿压发生历史次数n、开采深度h、上覆裂隙带内坚硬厚岩层距煤层的距离与煤层厚度比值d、开采区域内构造引起的应力增量与正常应力值之比γ、顶板岩层厚度特征参数L_st、煤单轴抗压强度R_c和煤弹性能指数W_ET中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压地面超前预控方法，其特征在于，所述根据冲击矿压危险等级评定指数判断矿井有无冲击危险性，具体包括：

若W_t1≤0.25，则认定为无冲击危险性；

若0.25＜W_t1≤0.5，则认定为弱冲击危险性；

若0.5＜W_t1≤0.75，则认定为中等冲击危险性；

若W_t1＞0.75，则认定为强冲击危险性；所述有冲击危险性为弱冲击危险性、中等冲击危险性和/或强冲击危险性。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压地面超前预控方法，其特征在于，所述根据工作面开采地质条件，建立数值模拟模型具体包括：

获取工作面开采地质条件；

设定工作面的开采速度；

依据所述工作面开采地质条件、所述工作面的开采速度和矿井实际尺寸1:1建立数值模拟模型。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压地面超前预控方法，其特征在于，所述根据所述数值模拟模型，确定矿井危险区域，所述矿井危险区域为模拟压裂位置，具体包括：

利用所述数值模拟模型模拟开采过程，并记录模拟开采过程中上覆岩层应力积聚区域、所述上覆岩层应力积聚区域的应力集中系数和上覆岩层破断的能量释放强度；

根据所述能量释放强度确定大于或等于模拟能量释放强度阈值范围下限值的上覆岩层的层位及岩层破断的位置，记为所述模拟压裂位置。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿冲击地压地面超前预控方法，其特征在于，所述利用地面压裂工艺对模拟压裂位置对应的实际矿井中预压裂位置进行压裂，具体包括：

确定所述能量释放强度位于所述模拟能量释放强度阈值范围内或所述应力集中系数位于模拟应力集中系数范围内的上覆岩层的层位及岩层破断的位置，分别记为垂直压裂层位和垂直压裂位置；

利用打至所述垂直压裂层位的垂直井对所述垂直压裂位置进行压裂；

确定所述能量释放强度大于所述模拟能量释放强度阈值范围上限值或所述应力集中系数大于模拟应力集中系数范围上限值的上覆岩层的层位及岩层破断的位置，分别记为水平压裂层位和水平压裂位置；

利用打至所述水平压裂层位的水平井对所述水平压裂位置进行压裂。