[发明专利]一种含水层下坚硬覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度方法

说明书

本申请实施例公开一种含水层下坚硬覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度方法，涉及煤炭开采技术领域，为便于提高煤炭资源的回收率而发明。所述方法，包括：获取工作面主采煤层与含水层之间覆岩的结构特征；根据所述覆岩的结构特征，确定所述覆岩的覆岩类型和控裂关键层分布位置；预测预裂前主采煤层的覆岩破坏高度；基于预测的所述覆岩破坏高度，结合主采煤层与含水层的空间关系，确定顶板预裂弱化后导水裂缝带控制高度；在导水裂缝带控制高度范围内，确定预裂弱化目标层位及预裂弱化范围；采用水力压裂方式，在确定的预裂弱化范围内，对确定的所述预裂弱化目标层位进行预裂弱化操作。本申请实施例适用于预裂弱化目标层位进行预裂弱化操作。

技术领域

本申请涉及煤炭开采技术领域，尤其涉及一种含水层下坚硬覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度方法。

背景技术

煤炭在我国一次能源生产和消费结构中长期占比60％以上，我国煤矿地质采矿条件及水文地质条件千差万别、复杂多变，水体类型千奇百态，水体压煤现状错综复杂。据不完全统计，我国受水害威胁的煤炭储量约占探明储量的27％，水害防控问题目益突出，而覆岩破坏发育高度是进行水体安全煤(岩)柱留设、疏放水钻孔设计、保水采煤方案设计、防治水措施制定的关键参数，是解决煤炭资源开发与安全和灾害预防三者矛盾的重要基础，对于煤矿安全生产、地表建构筑物防护、水资源保护都具有极其重要的意义。因此，如何主动有效控制和降低覆岩破坏高度成为解决水害防治的关键。

目前对覆岩破坏的控制主要从采法、采厚、工作面设计等方面，采取限厚开采、条带开采、充填开采、缩小工作面长度等方法控制采动影响，以降低覆岩破坏高度，但是这些覆岩破坏控制方法以牺牲回采率、开采效率为代价，导致煤炭资源回收率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种含水层下坚硬覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度方法，便于提高煤炭资源的回收率。

本申请实施例的含水层下坚硬覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度方法，包括：获取工作面主采煤层与含水层之间覆岩的结构特征；根据所述覆岩的结构特征，确定所述覆岩的覆岩类型和控裂关键层分布位置；预测预裂前主采煤层的覆岩破坏高度；基于预测的所述覆岩破坏高度，结合主采煤层与含水层的空间关系，确定顶板预裂弱化后导水裂缝带控制高度；在所述导水裂缝带控制高度范围内，确定预裂弱化目标层位及预裂弱化范围；采用水力压裂方式，在确定的预裂弱化范围内，对确定的所述预裂弱化目标层位进行预裂弱化操作。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述根据所述覆岩的结构特征，确定所述覆岩的覆岩类型和控裂关键层分布位置，包括：根据所述覆岩的结构特征，确定所述覆岩的覆岩类型；如果确定的覆岩类型为中硬或者坚硬类型，则进一步确定单层硬质岩层厚度与分布位置，根据单层硬质岩层厚度与分布位置，确定控裂关键层分布位置。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述预测预裂前主采煤层的覆岩破坏高度，包括：根据确定的覆岩类型和主采煤层厚度，确定全煤厚开采垮落带和导水裂缝带发育高度。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，基于预测的所述覆岩破坏高度，结合主采煤层与含水层的空间关系，确定顶板预裂弱化后导水裂缝带控制高度，包括：按照如下公式确定顶板预裂弱化后导水裂缝带控制高度H_li新：

H_li新≤H_sh-H_b；

式中，H_b为在含水层底界往下预留的保护层厚度；H_sh为需留设的防水煤岩柱高度。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述在所述导水裂缝带控制高度范围内，确定预裂弱化目标层位，包括：在所述导水裂缝带控制高度和采动影响范围之内，结合所述控裂关键层分布位置，选定其中的一层或多层作为预裂弱化目标层位。