[发明专利]一种预裂和软化火成岩坚硬顶板的方法

摘要

本发明公开了一种预裂和软化火成岩坚硬顶板的方法，在开采上部煤层的同时，在掌握上下煤层间距，层间岩层性质以及火成岩坚硬岩层的侵入状况的前提下，在开采上部煤层的同时，通过在上部工作面底板合理布置钻孔，注入高压酸溶液，通过压裂酸化机组控制注入酸溶液的压力，一方面利用压力使坚硬火成岩岩层产生裂缝；另一方面利用酸溶液的化学反应作用进一步对坚硬的火成岩岩层进行软化，最终实现安全高效破裂和软化下煤层坚硬火成岩顶板的效果。该方法在开采上部煤层的同时钻孔注酸，破坏了下部煤层的坚硬顶板结构，降低其强度；减弱甚至避免了下部煤层开采时，火成岩坚硬顶板对工作面正常开采及对人员设备可能造成的危害。

主权项

1.一种预裂和软化火成岩坚硬顶板的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：通过地面钻孔取芯和物探的方法，确定采区煤岩层的性质和组成情况，通过实验室试验确定上下煤层间距及层间各岩层的物理力学性质及岩石学特性；步骤二：根据上一步骤确定的上下煤层间距确定的钻孔的深度，根据坚硬火成岩的力学性质确定压裂泵提供的压力，根据火成岩的矿物组成及化学成分确定所用酸溶液的浓度；步骤三：通过分析支架承受的极限强度与支架承受的实际强度比较，确定火成岩坚硬顶板的允许破断距，并依此确定钻孔间距；步骤四：确定好钻孔间距后，实施钻工作业时，为保证良好的压裂效果，同时避免下煤层开采过程中出现切顶现象，钻孔需与垂直方向呈15°～45°角；步骤五：按照上述步骤完成钻孔后，利用压裂酸化机组向钻孔内注入酸溶液并对钻孔进行压裂和软化；步骤六：完整压裂和软化作业后，将钻孔中残余酸溶液进行回收；步骤七：完成一次压裂后，随着上部煤层工作面推进到预先设定好的压裂距离时重复上述步骤，继续对火成岩坚硬顶板进行压裂。