[发明专利]一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法

权利要求书

1.一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1、确定目标断顶岩层位置及断顶厚度

在施工区域附近向煤层顶板上方上覆岩层施工探测孔，统计探测孔中的坚硬厚岩层的层位分布和厚度，将煤层顶板上方裂隙带范围内的坚硬厚岩层作为目标断顶岩层，将目标断顶岩层对应的厚度作为断顶厚度；

步骤2、确定水力裂切孔施工参数

裂切孔孔径为70至110mm；

裂切孔深度L采用如下公式确定：

L＝KH/sinθ；

式中：

L为裂切孔深度；K为富余系数，取值范围为1.1至1.3；H为目标断顶岩层距离裂切孔施工位置的最大距离；θ为裂切孔角度，θ取值范围为60°至80°；

裂切孔间距a采用如下公式确定：

式中：

a为裂切孔间距，m；q(t)为水力裂切过程中随时间产生的膨胀压力，MP_a；σ_c为目标断顶岩层的单轴抗压强度，MP_a；

步骤3、水力裂切施工布置

按照步骤2的水力裂切孔施工参数进行裂切孔施工，裂切孔施工完成后，将多个胀裂器依次连接呈链状结构，最下端的胀裂器经增压器连接位于裂切孔外的高压水泵，将成链状结构的多个胀裂器推送至裂切孔内且于目标断顶岩层的断顶厚度范围内；

步骤4、水力裂切目标断顶岩层

启动高压水泵，高压水泵向裂切孔内胀裂器注入高压水施工，胀裂器受压膨胀，对目标断顶岩层施加裂切压力，切断目标断顶岩层，降压后将胀裂器从裂切孔内退出；

步骤5、裂切效果检测

在裂切孔周围施工若干个检测孔，由高压水泵经管路连接裂切孔并封堵裂切孔，由高压水泵向裂切孔内注入高压水，由检测孔的出水情况判断裂切效果。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于：步骤1中，所述坚硬厚岩层为单层厚度大于10m、单轴抗压强度大于60MPa的岩层。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于：步骤2中，在沿空侧巷道交替布置倾向水力裂切孔组和走向水力裂切孔组，走向水力裂切孔组位于两组倾向水力裂切孔组之间，倾向水力裂切孔组的间距范围为15至20m，走向水力裂切孔组的间距范围为15至20m；

每一组倾向水力裂切孔组包括3个裂切孔和2个导向孔，3个裂切孔、2个导向孔沿着倾向布置，3个裂切孔、2个导向孔沿着生产帮朝向目标断顶岩层呈扇形布置，3个裂切孔依次远离生产帮，裂切孔、导向孔交替布置，导向孔位于相邻裂切孔之间；

每一组走向水力裂切孔组包括3个裂切孔，3个裂切孔沿着走向布置，3个裂切孔向生产帮侧和采空区侧倾斜布置，相邻的裂切孔的孔间距为0.3至0.5m。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于：步骤4中，按照逐渐远离生产帮的方向，每个裂切孔从裂切孔底端至顶端的方向，逐一向所在裂切孔胀裂器注入高压水。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于：步骤3中，所述裂切孔施工超前工作面以外不小于200m。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于：相邻的胀裂器之间设置有单向截止阀和泄压阀。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于：步骤4中，高压水泵向裂切孔内胀裂器注入高压水施工超前工作面以外不小于150m。

8.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压防治水力裂切断顶卸压方法，其特征在于：步骤4中，高压水泵向裂切孔内胀裂器注入高压水施工，高压水的压力不大于70MP_a，高压水注入时间不大于10min。