[发明专利]煤矿地面压裂坚硬顶板层位选择方法

摘要

本发明涉及采用地面压裂的方法对坚硬顶板进行压裂弱化实现对采场矿压的控制，具体为煤矿地面压裂坚硬顶板层位选择方法，填补目前缺乏地面压裂目标层选取方法的空白。具体步骤为：一、确定煤岩层物理力学特性及煤体破坏临界应力σ0；二、判定覆岩关键层分布特征，自下而上记为KS1、KS2、KS3……KSn；三、建立数值模拟模型；四、记录各关键层临界破断之前工作面超前煤体支承应力峰值大小σi（i=1,2,3……n）；五、记录各关键层破断回转时工作面处的应力σj（j=1,2,3……n）；六、比较分析煤体破坏的临界应力σ0与各关键层破断前后煤体承受应力的大小σi、σj，并据此确定压裂目标层。优点：1、模型参数正确可靠；2、模型灵活实用；3、避免了地面压裂的盲目性。

主权项

1.一种煤矿地面压裂坚硬顶板层位选择方法，其特征在于：包括以下步骤，a.在工作面开采煤层对应地表处，垂直向下打钻孔对各煤岩层取芯，测试其物理力学特性，根据实验数据，确定开采煤层破坏的临界应力σ₀；a.在工作面开采煤层对应地表处，垂直向下打钻孔对各煤岩层取芯，测试煤岩体的容重、抗压强度、抗拉强度、泊松比、弹性模量，采用单轴压缩试验，对50×100mm标准圆柱试件进行抗压试验，确定煤体受压破坏时的临界应力σ₀；b.根据上覆岩层分布，结合各岩层所测物理力学参数，判定覆岩关键层分布，假定覆岩共分布岩层层数为m层，若，其中n<s<m，同时满足l_n+1＞l₁，则认为第n层岩层为关键层，以此类推至s层直至地表，判定的关键层自下而上分别记为KS1、KS2、KS3……KSn；c.采用UDEC数值模拟软件，依据煤岩层参数，建立数值模拟模型，依据现场煤层单次开挖的距离，设定模型中煤层每步开挖的距离及开挖步数；d.根据模型设定对煤层进行开挖，记录各关键层临界破断之前工作面超前煤体应力峰值大小σ_i，其中i=1,2,3……n；e.记录各关键层破断回转时，工作面处围岩的应力大小σ_j，其中，j=1,2,3……n；f.比较分析各关键层破断前后煤体承受的应力σ_i、σ_j与实验得到的煤体破坏的临界应力σ₀的大小关系；若σ₀<σ_i或σ₀<σ_j，则定KSi和KSj为压裂目标层；若σ₀>σ_i或σ₀>σ_j，则选取σ_i中最大应力对应的关键层KSi和σ_j中最大应力对应的关键层KSj作为压裂目标层；g.压裂目标层选取结束，根据选取的压裂目标层，地面实施压裂。