定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法及装置与流程

1.本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法及装置。


背景技术：

2.顶板灾害是煤矿五大地质灾害之一，尤其是厚层坚硬顶板，因其垮断步距长，破断能量大，容易引发工作面大面积来压、压架、片帮冒顶、巷道大变形和冲击地压等强矿压现象，当坚硬顶板的大面积突然垮落时，更是容易造成大量人员伤亡的灾难性事故。因此对坚硬顶板进行弱化处理，减小其破断步距和能量积聚，是当前煤矿解决坚硬顶板强矿压问题的共识。
3.目前，煤矿坚硬顶板弱化常用的技术有深孔爆破、短孔水力压裂、地面压裂和定向孔区域压裂等。其中，深孔爆破和短孔水力压裂技术只能对小范围的较低层位的顶板岩层进行局部压裂，通常用于工作面局部切顶以及巷道保护，不能做到整工作面大范围的坚硬顶板压裂，难以解决高位厚硬顶板周期破断对综采工作面带来的强矿压问题。对于地面压裂和定向孔区域压裂技术，由于高压泵站和定向钻进技术的应用，实现了煤层上方高位厚硬关键岩层的区域性精准压裂，可实现高位厚硬岩层沿走向和倾向方向的全覆盖，通过坚硬岩层大范围改造弱化，解决综采工作面强动载冲击类型的矿压问题。
4.其中，定向孔区域压裂由于施工工程量相对地面压裂更小，是一种更为经济的区域压裂技术，目前在煤矿井下瓦斯增透、坚硬顶板弱化和冲击地压区域性解危等方面均有应用。相对于一般的短孔水力压裂来说，定向孔区域压裂无论是投入装备或施工工程量均大大增加，耗资巨大，故合理确定目标压裂层位是保障定向压裂效果的关键，如果压裂层位选择不合理，将达不到理想的压裂效果，还会造成大量的人力物力浪费。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法及装置。
6.第一方面，本发明提供一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，包括：
7.确定综采工作面的岩层结构信息，所述岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；
8.基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位。
9.可选地，根据本发明提供的一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，所述岩层结构信息还包括影响综采工作面矿压显现的关键厚硬岩层的层位，所述关键厚硬岩层的层位是基于关键层理论确定的。
10.可选地，根据本发明提供的一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，基
于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位，包括：
11.基于所述岩层结构信息，判断所述不同层位的厚硬难垮顶板中的任意一个目标层位的厚硬难垮顶板是否满足预设条件；
12.在所述目标层位的厚硬难垮顶板满足预设条件的情况下，确定所述目标层位为所述目标压裂层位；
13.其中，所述预设条件包括以下任意一项或多项：
14.所述目标层位的厚硬难垮顶板的围岩强度大于第一预设值，且所述目标层位的厚硬难垮顶板的厚度大于第二预设值；
15.所述目标层位的厚硬难垮顶板的岩层完整性相对较好，以及裂隙发育相对较少；
16.所述目标层位的厚硬难垮顶板是影响综采工作面矿压显现的关键厚硬岩层；
17.在所述目标层位的厚硬难垮顶板上分布的所述满足设定能量值的微震事件相对较多；
18.所述目标层位的厚硬难垮顶板是对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
19.可选地，根据本发明提供的一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，确定不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，包括：
20.在综采工作面回采巷道内设置测试钻孔；
21.基于所述测试钻孔和钻孔窥视方法，确定不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况。
22.可选地，根据本发明提供的一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，确定不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，包括：
23.对所述测试钻孔进行小型压裂测试，确定不同层位的厚硬难垮顶板的可压性；
24.对所述测试钻孔进行围岩强度原位测试，确定不同层位的厚硬难垮顶板的围岩强度。
25.可选地，根据本发明提供的一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，确定满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，包括：
26.对综采工作面开采过程中的覆岩活动进行微震监测，确定满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况。
27.可选地，根据本发明提供的一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，确定对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层，包括：
28.对综采工作面开采过程中的支架压力进行监测；
29.对所述支架压力与所述满足设定能量值的微震事件进行时空关联性分析，确定对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
30.第二方面，本发明还提供一种定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置，包括：
31.第一确定模块，用于确定综采工作面的岩层结构信息，所述岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；
32.第二确定模块，用于基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位。
33.第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法。
34.第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法。
35.第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法。
36.本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法及装置，基于综采工作面的岩层结构信息确定目标压裂层位，其中综采工作面的岩层结构信息包括不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；通过综合多因素确定定向孔区域压裂的目标压裂层位，使得目标压裂层位的确定更加精准和科学，可以避免目标压裂层位确定的盲目性，进而保障坚硬顶板压裂弱化效果。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1是本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法的流程示意图之一；
39.图2是本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法的流程示意图之二；
40.图3是本发明提供的顶板钻孔窥视示意图；
41.图4是本发明提供的小型压裂压力变化曲线示意图；
42.图5是本发明提供的围岩原位强度测试结果示意图；
43.图6是本发明提供的井上下微震三维立体监测示意图；
44.图7是本发明提供的微震大能量事件垂直分布图示意图；
45.图8是本发明提供的综采工作面来压时微震大能量事件垂直分布示意图；
46.图9是本发明提供的综采工作面来压时支架压力曲线示意图；
47.图10是本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置的结构示意图；
48.图11是本发明提供的电子设备的实体结构示意图。
49.附图标记：
50.1：钻孔窥视仪主机；2：深度记录仪；3：推送杆；4：电缆；5：探头；6：钻孔。
具体实施方式
51.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本
发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.下面结合图1-图11描述本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法及装置。
53.图1是本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法的流程示意图之一，如图1所示，该方法包括：
54.步骤100，确定综采工作面的岩层结构信息，所述岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
55.具体地，可以首先根据综采工作面及其附近的地质勘探钻孔柱状图、地质报告和煤岩物理力学参数等地质资料，初步掌握综采工作面厚硬难垮顶板的赋存特征，例如初步掌握工作面厚硬难垮顶板的分布范围、层位、岩性、厚度、完整性、力学强度等信息，初步划定工作面沿走向方向需要实施区域压裂的范围和大致层位。
56.然后，可以基于综采工作面厚硬难垮顶板的赋存特征，确定不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
57.可选地，满足设定能量值的微震事件可以包括4次方以上的大能量事件，其中，设定能量值可以根据实际需求任意设置，本发明对此不作具体限定。
58.步骤110，基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位。
59.具体地，可以基于综采工作面的岩层结构信息，从综采工作面的不同层位的厚硬难垮顶板中确定目标压裂层位的厚硬难垮顶板，其中综采工作面的岩层结构信息包括不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
60.具体地，为了克服现有的定向孔区域压裂的目标压裂层位确定不合理，难以达到理想的压裂效果的缺陷，本发明通过基于综采工作面的岩层结构信息确定目标压裂层位，其中综采工作面的岩层结构信息包括不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；本发明通过综合多因素确定定向孔区域压裂的目标压裂层位，使得目标压裂层位的确定更加精准和科学，可以避免目标压裂层位确定的盲目性，进而保障坚硬顶板压裂弱化效果。
61.本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，基于综采工作面的岩层结构信息确定目标压裂层位，其中综采工作面的岩层结构信息包括不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；通过综合多因素确定定向孔区域压裂的目标压裂层位，使得目标压裂层位的确定更加
精准和科学，可以避免目标压裂层位确定的盲目性，进而保障坚硬顶板压裂弱化效果。
62.可选地，所述岩层结构信息还包括影响综采工作面矿压显现的关键厚硬岩层的层位，所述关键厚硬岩层的层位是基于关键层理论确定的。
63.具体地，综采工作面的岩层结构信息还可以包括影响综采工作面矿压显现的关键厚硬岩层的层位，其中，关键厚硬岩层的层位可以是基于关键层理论确定的。
64.具体地，可以基于关键层理论中的关键层判别准则，对影响工作面矿压显现的关键厚硬岩层的层位进行判定。
65.在关键层理论中，对关键厚硬岩层的判别公式如下：
[0066][0067]
其中，qm|n表示第n层对第m层载荷，单位为千牛(kn)，em表示第m层弹性模量，单位为mpa，hm和hi分别表示第m层及第i层的厚度，单位为米(m)，ri表示第i层岩石容重，单位为千牛/立方米(kn/m3)。
[0068]
如果qm|
n+1
《qm|n，则确定第n+1层为厚硬岩层，否则继续计算第n+2层对第m层的载荷。
[0069]
可选地，基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位，包括：
[0070]
基于所述岩层结构信息，判断所述不同层位的厚硬难垮顶板中的任意一个目标层位的厚硬难垮顶板是否满足预设条件；
[0071]
在所述目标层位的厚硬难垮顶板满足预设条件的情况下，确定所述目标层位为所述目标压裂层位；
[0072]
其中，所述预设条件包括以下任意一项或多项：
[0073]
所述目标层位的厚硬难垮顶板的围岩强度大于第一预设值，且所述目标层位的厚硬难垮顶板的厚度大于第二预设值；
[0074]
所述目标层位的厚硬难垮顶板的岩层完整性相对较好，以及裂隙发育相对较少；
[0075]
所述目标层位的厚硬难垮顶板是影响综采工作面矿压显现的关键厚硬岩层；
[0076]
在所述目标层位的厚硬难垮顶板上分布的所述满足设定能量值的微震事件相对较多；
[0077]
所述目标层位的厚硬难垮顶板是对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
[0078]
具体地，可以基于综采工作面的岩层结构信息，判断不同层位的厚硬难垮顶板中的任意一个目标层位的厚硬难垮顶板是否满足预设条件。
[0079]
在目标层位的厚硬难垮顶板满足预设条件的情况下，则可以确定目标层位为目标压裂层位。
[0080]
可选地，预设条件包括以下任意一项或多项：
[0081]
目标层位的厚硬难垮顶板的围岩强度大于第一预设值，且目标层位的厚硬难垮顶板的厚度大于第二预设值；
[0082]
目标层位的厚硬难垮顶板的岩层完整性相对较好，以及裂隙发育相对较少；
[0083]
目标层位的厚硬难垮顶板是影响综采工作面矿压显现的关键厚硬岩层；
[0084]
在目标层位的厚硬难垮顶板上分布的满足设定能量值的微震事件相对较多；
[0085]
目标层位的厚硬难垮顶板是对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
[0086]
可选地，第一预设值和第二预设值可以根据实际需求合理设置，例如，第一预设值可以是50兆帕(mpa)，第二预设值可以是5米(m)，本发明对此不作具体限定。
[0087]
例如，以综采工作面强矿压防治为目的的定向孔区域压裂的目标压裂层位需要满足的预设条件包括：围岩强度高(≥50mpa)且单层厚度大(≥5m)的顶板岩层；岩层完整性好，裂隙发育少；符合关键层理论中的坚硬岩层判据条件的关键厚硬岩层；4次方以上的大能量事件分布较多；是对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
[0088]
本发明通过综合多因素(关键厚硬岩层、岩性和裂隙发育情况、顶板的可压性和围岩强度、微震事件的垂直层位分布情况和对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层)确定定向孔区域压裂的目标压裂层位，使得目标压裂层位的确定更加精准和科学，可以避免目标压裂层位确定的盲目性，进而保障坚硬顶板压裂弱化效果。
[0089]
可选地，确定不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，包括：
[0090]
在综采工作面回采巷道内设置测试钻孔；
[0091]
基于所述测试钻孔和钻孔窥视方法，确定不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况。
[0092]
具体地，可以在综采工作面回采巷道内设置测试钻孔，采用钻孔窥视仪沿测试钻孔观测不同层位厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况。
[0093]
可选地，定向压裂孔水平段设置层位应选择完整岩层，避开裂隙发育层位。
[0094]
可选地，确定不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，包括：
[0095]
对所述测试钻孔进行小型压裂测试，确定不同层位的厚硬难垮顶板的可压性；
[0096]
对所述测试钻孔进行围岩强度原位测试，确定不同层位的厚硬难垮顶板的围岩强度。
[0097]
具体地，可以对设置的测试钻孔进行小型压裂测试，确定不同层位的厚硬难垮顶板的可压性。
[0098]
可选地，在压裂过程中，在升压快且压力变化平稳的情况下，可以表征大部分岩层致密完整，具备可压性。
[0099]
具体地，可以对测试钻孔进行围岩强度原位测试，可以获得测试钻孔不同深度岩层的单轴抗压强度，即可确定不同层位的厚硬难垮顶板的围岩强度。
[0100]
可选地，确定满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，包括：
[0101]
对综采工作面开采过程中的覆岩活动进行微震监测，确定满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况。
[0102]
具体地，可以利用井上下微震联合监测系统对综采工作面开采过程中的覆岩活动进行实时微震监测，并结合定位软件分析微震事件的能量等级、水平位置和垂直层位，确定满足设定能量值的微震事件(例如4次方以上的大能量事件)分布的垂直层位以及在各个层位的分布占比情况。
[0103]
可选地，可以采用arp地面微震监测系统和井下aramis m/e井下微震监测系统对综采工作面开采过程中的微震活动进行三维立体监测，可以显著改善采用单一微震监测系统对微震事件垂直定位精度不高的缺陷，大大提高微震监测在垂直方向的定位精度，为目
标压裂层位的确定提供可靠的实测依据。
[0104]
可选地，确定对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层，包括：
[0105]
对综采工作面开采过程中的支架压力进行监测；
[0106]
对所述支架压力与所述满足设定能量值的微震事件进行时空关联性分析，确定对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
[0107]
具体地，可以基于综采工作面矿压在线监测系统，对综采工作面开采过程中的支架压力进行实时监测。
[0108]
可以理解的是，支架压力快速升高并且高位运行是综采工作面发生强矿压的外在表现之一。
[0109]
可选地，可以对支架压力与满足设定能量值的微震事件进行时空关联性分析，确定出对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
[0110]
图2是本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法的流程示意图之二，如图2所示，该方法包括：
[0111]
步骤200，根据工作面地质钻孔等资料，确定工作面厚硬难垮顶板的分布范围和层位。
[0112]
具体地，可以搜集待压裂的综采工作面及其附近的地质勘探钻孔柱状图、地质报告和煤岩物理力学参数等地质资料，分析煤层上方顶板(工作面厚硬难垮顶板)岩层的赋存特征，初步掌握工作面厚硬难垮顶板的分布范围、层位、岩性、厚度、完整性和力学强度等信息，以初步确定工作面沿走向方向需要实施区域压裂的范围和大致层位。
[0113]
步骤210，根据关键层理论，确定影响工作面矿压显现的关键厚硬岩层。
[0114]
具体地，可以根据关键层理论中的关键层判别准则，对影响工作面矿压显现的关键厚硬岩层进行初步判定。
[0115]
以某矿122108工作面为例，该工作面面长280m，开采2-2煤层，煤层厚度平均10m，采用综放开采工艺，为治理该工作面开采过程中因坚硬顶板带来的强矿压问题，在井下对工作面范围内的坚硬顶板实施定向水平长孔压裂。通过搜集该矿工作面地质资料，得到该工作面预压裂区域附近的地质钻孔为补53号地质钻孔，该地质钻孔揭露的岩层赋存情况如表1所示。
[0116]
表1补53号地质钻孔顶板赋存情况表
[0117]
[0118][0119]
根据关键层理论，确定煤层上方的坚硬岩层分别为22.8m厚的中粒砂岩和12.7m厚的细粒砂岩，层位分别为煤层上方7.6m和30.4m。因此可以确定需要处理的关键厚硬岩层层位为7.6～43.1m。
[0120]
步骤220，在工作面回采巷道内布置测试钻孔，基于钻孔窥视技术确定不同层位顶板的岩性和裂隙发育情况。
[0121]
具体地，在综采工作面回采巷道内，向顶板上方布设测试钻孔，测试钻孔深度应超
过关键厚硬岩层的层位或达到煤层采出厚度的8倍。根据工作面沿走向方向的压裂长度，测试钻孔的间距一般可取50～100m。
[0122]
图3是本发明提供的顶板钻孔窥视示意图，如图3所示，钻孔窥视仪主机1与探头5、钻孔窥视仪主机1与深度记录仪2通过专用电缆4连接，深度记录仪2用于记录探头5在钻孔6内行进的深度，探头5与电缆4和推送杆3连接，测试人员用推送杆3将探头5缓慢送入钻孔6内，探头5内携带led白光发光二极管和摄像机，用于摄取孔壁图像，获得的视频信号通过视频传输电缆传输到钻孔窥视仪主机1，钻孔窥视仪主机1接收深度记录仪2发送的深度脉冲信号和探头5发送的视频信号，计算探头5所在的深度位置，开始采集后仪器将钻孔内实际情况进行实时视频录制和成图。钻孔窥视仪主机1在对图像进行录制的同时，显示实时监视图像。保存后的视频和图像可以通过u盘传输到pc(personal computer，个人计算机)机上作进一步分析。对122108工作面压裂区域沿回采巷道走向每间隔100m布设一个测试钻孔，测试钻孔深度100m，共布设5个测试钻孔。采用钻孔窥视仪沿测试钻孔观测不同层位顶板的岩性和裂隙发育情况，并通过后期处理软件形成测试钻孔的孔壁展开图。根据钻孔窥视结果分析不同层位顶板完整性，定向压裂孔布置层位应选择完整岩层，避开含裂隙层位。根据钻孔窥视结果，煤层上方9～15m、20～50m范围内岩层致密坚硬，裂隙不发育，完整性好，适合开展水压致裂。
[0123]
步骤230，对测试钻孔进行小型压裂测试和围岩强度原位测试，确定不同层位顶板的可压性和围岩强度。
[0124]
具体地，根据本发明实施例的测试钻孔小型压裂试验，压裂过程中升压快且压力变化平稳，表征大部分岩层致密完整，具备可压性。图4是本发明提供的小型压裂压力变化曲线示意图，如图4所示，由压裂日志与压裂曲线统计，确定可压裂层位为：87m，51-57m，41-48m，29-40m，23m和10m。
[0125]
图5是本发明提供的围岩原位强度测试结果示意图，如图5所示，10m以上顶板围岩强度平均约52mpa，选择顶板岩层较为坚硬位置作为压裂层位，可选择的压裂层位分别为10m、24-26m、29-31m、36-40m、44-47m和54-56m。
[0126]
步骤240，利用井上下微震联合监测系统对工作面开采过程中的覆岩活动进行实时监测，统计分析4次方以上的大能量事件主要分布的垂直层位情况。
[0127]
具体地，可以利用井上下微震联合监测系统对工作面开采过程中的覆岩活动进行实时监测，分析微震事件的能量等级、水平位置和垂直层位，统计4次方以上的大能量事件垂直分布层位以及在各个层位的分布占比情况。
[0128]
图6是本发明提供的井上下微震三维立体监测示意图，如图6所示，在本发明实施例中，122108工作面采用arp地面微震监测系统和井下aramis m/e井下微震监测系统对工作面开采过程中的微震活动进行三维立体监测，可以显著改善采用单一微震监测系统对微震事件垂直定位精度不高的缺陷，大大提高微震监测在垂直方向的定位精度，为目标压裂层位的确定提供可靠的实测依据。
[0129]
图7是本发明提供的微震大能量事件垂直分布图示意图，如图7所示，在本发明实施例中，122108工作面开采过程中微震能量大于104j(焦耳)的大能量事件的垂直分布层位主要分布在7.6～43m和70～103m区间。
[0130]
步骤250，对支架压力与微震大能量事件的时空关联性进行分析，确定对综采工作
面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
[0131]
具体地，基于综采工作面矿压在线监测系统，对工作面支架压力进行实时监测。支架压力快速升高并且高位运行是工作面发生强矿压的外在表现之一，通过对支架压力与微震大能量事件进行时空关联性分析，可以得出对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层。
[0132]
图8是本发明提供的综采工作面来压时微震大能量事件垂直分布示意图，图9是本发明提供的综采工作面来压时支架压力曲线示意图，如图8和图9所示，在本发明实施例中，122108工作面在11月3日20:44发生大2e+5j的微震大能量事件，大能量事件在水平方向位于工作面当前位置5m左右，在垂直层位在煤层上方35m处，位于12.7m厚的细粒砂岩；工作面在随后的22:00左右发生周期来压。因此可以确定12.7m厚的细粒砂岩破断造成了本次周期来压，本层厚硬顶板是造成工作面强矿压显现的主导岩层之一。
[0133]
步骤260，基于步骤200-步骤250获得的结果，综合确定需要压裂的目标压裂层位。
[0134]
具体地，经过上述分析，综合确定定向孔区域压裂的坚硬岩层为22.8m厚的中粒砂岩和12.7m厚的细粒砂岩，确定目标压裂层位为10m、23m和38m。
[0135]
在工作面实施定向孔区域压裂后，工作面强矿压显现明显减弱，保障了工作面安全回采，也表明基于本发明实施例提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法确定的目标压裂层位的合理性。
[0136]
可选地，本发明实施例提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，可以适用于煤矿综采工作面坚硬顶板定向孔区域压裂，通过地质资料分析、关键层理论分析、顶板钻孔窥视、原位强度测试、井上下微震联合监测以及支架压力监测等方法，可以精准确定定向孔区域压裂的目标压裂层位。
[0137]
本发明实施例通过综合多因素确定定向孔区域压裂的目标压裂层位，使得目标压裂层位的确定更加精准和科学，可以避免区域压裂层位确定的盲目性，进而保障坚硬顶板压裂弱化效果。
[0138]
本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，基于综采工作面的岩层结构信息确定目标压裂层位，其中综采工作面的岩层结构信息包括不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；通过综合多因素确定定向孔区域压裂的目标压裂层位，使得目标压裂层位的确定更加精准和科学，可以避免目标压裂层位确定的盲目性，进而保障坚硬顶板压裂弱化效果。
[0139]
下面对本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置进行描述，下文描述的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置与上文描述的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法可相互对应参照。
[0140]
图10是本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置的结构示意图，如图10所示，该装置包括：第一确定模块1010、和第二确定模块1020；其中：
[0141]
第一确定模块1010用于确定综采工作面的岩层结构信息，所述岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；
[0142]
第二确定模块1020用于基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位。
[0143]
具体地，本发明实施例提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置，可以通过第一确定模块1010确定综采工作面的岩层结构信息，其中综采工作面的岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；然后基于综采工作面的岩层结构信息，通过第二确定模块1020确定目标压裂层位。
[0144]
本发明提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置，基于综采工作面的岩层结构信息确定目标压裂层位，其中综采工作面的岩层结构信息包括不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；通过综合多因素确定定向孔区域压裂的目标压裂层位，使得目标压裂层位的确定更加精准和科学，可以避免目标压裂层位确定的盲目性，进而保障坚硬顶板压裂弱化效果。
[0145]
在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定装置，能够实现上述定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
[0146]
图11是本发明提供的电子设备的实体结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1110、通信接口(communications interface)1120、存储器(memory)1130和通信总线1140，其中，处理器1110，通信接口1120，存储器1130通过通信总线1140完成相互间的通信。处理器1110可以调用存储器1130中的逻辑指令，以执行上述各方法所提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，该方法包括：
[0147]
确定综采工作面的岩层结构信息，所述岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；
[0148]
基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位。
[0149]
此外，上述的存储器1130中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0150]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，该方法包括：
[0151]
确定综采工作面的岩层结构信息，所述岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；
[0152]
基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位。
[0153]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的定向孔区域压裂的目标压裂层位的确定方法，该方法包括：
[0154]
确定综采工作面的岩层结构信息，所述岩层结构信息包括：不同层位的厚硬难垮顶板的岩性和裂隙发育情况，不同层位的厚硬难垮顶板的可压性和围岩强度，满足设定能量值的微震事件的垂直层位分布情况，以及对综采工作面强矿压显现起主导作用的厚硬岩层；
[0155]
基于所述岩层结构信息，确定目标压裂层位。
[0156]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0157]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0158]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。