一种L型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法与流程

一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法
技术领域
1.本发明属于采煤工作面冲击灾害防治方法技术领域，具体涉及一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法。


背景技术：

2.冲击地压作为深部矿井煤炭开采面临的主要灾害之一，近几年在国内已愈演愈烈，对矿井、人员造成了不可估量的损失。据统计深部矿井采煤工作面顶板型冲击地压占采煤工作面冲击地压事故的四分之三以上，而采煤工作面顶板型冲击地压的主要诱发因素为煤层顶板上方坚硬厚岩层大面积悬顶突然跨落产生大的动载，叠加工作面的高静载诱发采煤工作面冲击地压，因而如何避免采煤工作面坚硬顶板大面积悬顶成为解决顶板型冲击地压的主要研究方向。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，解决了现有采煤工作面坚硬顶板大面积悬顶突然跨落诱发采煤工作面冲击地压的问题。
4.本发明所采用的技术方案是：一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，包括以下步骤：
5.步骤1、确定压裂层位及压裂间距；
6.步骤2、在地面施工l型水平井立井段，并嵌入套筒固定井壁；
7.步骤3、在设计点a处开始造斜并延伸至压裂层位，待钻进至水平方向时开始施工1#井水平段；
8.步骤4、采用后退式压裂1#井水平段；
9.步骤5、1#井水平段压裂完成后，将1#井的造斜段进行封堵，随后延伸立井，在设计点a以下不小于10m的位置开始反方向造斜并延伸至压裂层位，待钻进至水平方向时开始施工2#井水平段；
10.步骤6、采用后退式压裂2#井水平段。
11.本发明的特点还在于，
12.步骤1中根据矿井地质综合柱状图、相邻工作面“三带观测”、理论计算及数值模拟确定采煤工作面的关键层，根据矿井地质综合柱状图、微震事件及震源位置确定直接跨落层，之后选取关键层与直接垮落层之间的岩层确定为压裂层位。
13.步骤1中根据微震事件数量及工作面液压支架工作阻力确定采煤工作面煤层顶板上方岩层的垮落步距，压裂间距确定为垮落步距的1/2～1/3。
14.步骤4具体包括以下步骤：
15.步骤4.1、在压裂位置采用射孔弹对孔壁周围射出4～6个簇射孔；
16.步骤4.2、在簇射孔前后20～50m范围内布置2个桥塞进行封堵；
17.步骤4.3、在2个桥塞中注入高压水，高压水通过射孔进行360度压裂；
18.步骤4.4、压裂完一段后，在下一压裂位置重复步骤4.1～4.3，直至压裂完1#井水平段。
19.2#井水平段与1#井水平段的后退式压裂方式相同。
20.本发明的有益效果是：本发明一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，通过对采煤工作面上覆坚硬难垮岩层进行高压水力分段压裂，使其规则垮落从而避免该岩层大面积悬顶突然跨落诱发采煤工作面冲击地压，实现矿井安全高效开采。
附图说明
21.图1是本发明一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法的实施状态图；
22.图2是本发明一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法中造斜段的局部状态图。
具体实施方式
23.下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
24.本发明提供了一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
25.步骤1、矿井地质综合柱状图、相邻工作面“三带观测”(垮落带、裂隙带、弯曲下沉带)、理论计算及数值模拟确定采煤工作面的关键层，根据矿井地质综合柱状图、微震事件及震源位置确定直接跨落层，之后选取关键层与直接垮落层之间的坚硬厚岩层确定为压裂层位；根据微震事件数量及工作面液压支架工作阻力确定采煤工作面煤层顶板上方坚硬厚岩层的垮落步距，压裂间距确定为垮落步距的1/2～1/3；
26.步骤2、修整路面，架设井架，在地面施工l型水平井立井段，并嵌入套筒固定井壁，防止地下水侵入井壁；
27.步骤3、立井段施工完毕后在设计点a处开始造斜，通过利用综合地质导向钻进技术精确控制钻头沿设计造斜段精准钻进，准确在在目标岩层压裂段水平着陆后按照设计水平段长度继续水平钻进，开始施工1#井水平段；
28.步骤4、待1#井水平段施工完成后开始利用高压水对目标岩层进行分段压裂。水力压裂采用后退式，具体包括以下步骤：
29.步骤4.1、在压裂位置采用射孔弹对孔壁周围射出4～6个簇射孔；
30.步骤4.2、在簇射孔前后20～50m范围内(以不超过压裂间距为准)布置2个桥塞进行封堵；
31.步骤4.3、在2个桥塞中注入高压水，高压水通过射孔进行360度压裂；
32.步骤4.4、压裂完一段后，在下一压裂位置重复步骤4.1～4.3，直至压裂完1#井水平段；
33.步骤5、1#井水平段压裂完成后，将1#井的造斜段进行封堵，随后延伸立井，在设计点a以下不小于10m的位置开始反方向造斜并延伸至压裂层位，待钻进至水平方向时采用与1#井相同的方式开始施工2#井水平段；
34.步骤6、2#井水平段施工完毕后，重复步骤4采用后退式压裂2#井水平段，直至2#井水平段全部压裂完毕。
35.通过上述方式，本发明一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法通过对采煤工作面上覆坚硬难垮岩层进行高压水力分段压裂，使其规则垮落从而避免该岩层大面积悬顶突然跨落诱发采煤工作面冲击地压，实现矿井安全高效开采。还具备以下特点：
36.1、本发明涉及的所有设备均在地面，相比在井下施工，设备尺寸、功率、数量不受限制，可以更好、更快、更经济的施工。
37.2、采用水力压裂，对比常规爆破卸压，更具安全性。
38.3、实现了一井两用，重复利用立井段施工2个不同方向l型水平井，具有更好的经济性。


技术特征：
1.一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定压裂层位及压裂间距；步骤2、在地面施工l型水平井立井段，并嵌入套筒固定井壁；步骤3、在设计点a处开始造斜并延伸至压裂层位，待钻进至水平方向时开始施工1#井水平段；步骤4、采用后退式压裂1#井水平段；步骤5、1#井水平段压裂完成后，将1#井的造斜段进行封堵，随后延伸立井，在设计点a以下不小于10m的位置开始反方向造斜并延伸至压裂层位，待钻进至水平方向时开始施工2#井水平段；步骤6、采用后退式压裂2#井水平段。2.如权利要求1所述的一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，其特征在于，所述步骤1中根据矿井地质综合柱状图、相邻工作面“三带观测”、理论计算及数值模拟确定采煤工作面的关键层，根据矿井地质综合柱状图、微震事件及震源位置确定直接跨落层，之后选取关键层与直接垮落层之间的岩层确定为压裂层位。3.如权利要求1所述的一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，其特征在于，所述步骤1中根据微震事件数量及工作面液压支架工作阻力确定采煤工作面煤层顶板上方岩层的垮落步距，压裂间距确定为垮落步距的1/2～1/3。4.如权利要求1所述的一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：步骤4.1、在压裂位置采用射孔弹对孔壁周围射出4～6个簇射孔；步骤4.2、在簇射孔前后20～50m范围内布置2个桥塞进行封堵；步骤4.3、在2个桥塞中注入高压水，高压水通过射孔进行360度压裂；步骤4.4、压裂完一段后，在下一压裂位置重复步骤4.1～4.3，直至压裂完1#井水平段。5.如权利要求4所述的一种l型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，其特征在于，所述2#井水平段与1#井水平段的后退式压裂方式相同。

技术总结
本发明公开的一种L型地面水平井分段压裂防治冲击地压的方法，包括以下步骤：确定压裂层位及压裂间距；在地面施工L型水平井立井段，并嵌入套筒固定井壁；在设计点A处开始造斜并延伸至压裂层位，待钻进至水平方向时开始施工1#井水平段；采用后退式压裂1#井水平段；将1#井的造斜段进行封堵，随后延伸立井，在设计点A以下不小于10m的位置开始反方向造斜并延伸至压裂层位，待钻进至水平方向时开始施工2#井水平段；采用后退式压裂2#井水平段。本发明通过对采煤工作面上覆坚硬难垮岩层进行高压水力分段压裂，使其规则垮落从而避免该岩层大面积悬顶突然跨落诱发采煤工作面冲击地压，实现矿井安全高效开采。井安全高效开采。井安全高效开采。


技术研发人员：贺海鸿 马小辉 吕大钊 王冰 王东杰 朱刚亮 尹传平 郭凯璇
受保护的技术使用者：陕西彬长孟村矿业有限公司
技术研发日：2021.07.07
技术公布日：2021/9/16