[发明专利]矿用胶囊膨胀管式静态压裂方法

说明书

本发明公开了矿用胶囊膨胀管式静态压裂方法，具体涉及矿山开采领域，具体包括以下步骤：S1、工作区划分；S2、定位钻孔；S3、钻杆切槽；S4、管道连接；S5、膨胀切顶，本发明通过设计膨胀管，利用膨胀管的膨胀量达到压裂顶板煤岩的目的，由于高压液体在膨胀管内腔中处于封闭状态，所以在实施过程中不用再封堵钻孔，与现有深孔爆破技术、高压注水技术及二氧化碳相变致裂技术相比，免去了封堵钻孔工序，节约了劳动量，也就意味着提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及矿山开采领域，尤其涉及矿用胶囊膨胀管式静态压裂方法。

背景技术

通常随着回采工作面的推进，采空区中部直接顶能自然垮落，并充满采空区，但是采空区靠上、下顺槽两端(隅角区)，受到未采区煤层的支撑作用，不会及时垮落，形成悬臂结构，隅角区顶板压力不断增大，极易发生顶板事故，造成煤壁片帮、地板鼓起或瓦斯聚集等隐患，所以采用预裂方法及时放落隅角处顶板，管理顶板压力，是保证工作面安全的必要措施。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的矿用胶囊膨胀管式静态压裂方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

矿用胶囊膨胀管式静态压裂方法，具体包括以下步骤：

S1、工作区划分：将上、下顺槽处的顶板分成三个区，A区位于端头支架后方的隅角区，B区位于端头支架正上方，C区位于端头支架前方的巷道顶板，A区为胀裂区，B、C区为预裂区；

S2、定位钻孔：在上、下顺槽端头支架附近，用钻机向顶板打一定倾斜角度的钻孔，钻孔打在端头支架上方的B区和A区处，也可打在巷道顶板C区处；

S3、钻杆切槽：钻杆上换装环形切槽钻头，在钻孔内部起裂位置切出环形槽，形成应力集中区；

S4、管道连接：根据钻孔长度和胀裂工艺要求，将膨胀管单独或串联推送至钻孔内，用高压橡胶软管将膨胀管与加压系统连接；

S5、膨胀切顶：开启加压系统，向膨胀管内充入高压乳化液，之后通过膨胀管的涨裂完成切顶。

优选的，所述步骤S2打钻过程中有以下对应参数：

(1)直接顶厚度h：回采工作面直接顶的垂直厚度，与顶板岩层性质有关，常为10-30m；

(2)钻孔倾角α：是钻孔与水平面的夹角，通常在15°-90°之间，当顶板厚度h一定时，倾角越小，钻孔深度l越大，利用钻孔进行胀裂时，为方便在孔内放置膨胀管，并尽量减少钻凿工作量，合理的倾角范围为30°-45°之间；

(3)钻孔直径d：由钻头直径决定，对于压裂用孔，需达到膨胀管直径的1.1-1.2倍，钻孔直径通常在80-120mm之间；

(4)钻孔距离m：顶板上测量的两钻孔之间的距离，反映钻孔密度，在胀裂技术中的大小选择与顶板岩性有关；

(5)钻孔平行间距n：是两钻孔中心线之间的最小距离，是静态压裂的最重要参数之一，即胀裂顶板的厚度，是由钻孔倾角α和钻孔距离m确定的，n＝msinα。

采用上述技术方案：利用现有切顶面或者相邻钻孔作为临空面，就可以控制胀裂方向，这是现有预裂技术尚未解决的工程难题。