水力压裂简介

水力压裂简介煤岩体水力压裂弱化控制技术及应用我国属于坚硬难垮顶板的煤层约占三分之一左右；坚硬顶板极易发生冲击矿压或顶板大面积垮落；针对坚硬顶板和动压巷道存在的问题，巷道所开发并完善了煤矿井下定向水力压裂顶板控制技术与装备，形成了煤矿定向水力压裂顶板控制技术与工艺。近几年来，天地科技股份有限公司开发了水力压裂技术，使其成为一项安全、绿色的煤岩体弱化技术，已在多个矿区推广应用，取代了爆破方法，成为安全、绿色、高效、合理的初次放顶技术，大幅提升了矿井顶板管理水平。另一方面，水力压裂技术解决了综采工作面动压巷道卸压难题，已经在部分矿区推广应用，保证工作面安全、正常回采，取得了良好的技术经济和社会效益。此外，水力压裂技术在提高瓦斯的渗透性、提高综放工作面坚硬顶煤的冒放性、防治冲击地压等方面具有广阔的应用前景。一水力压裂技术简介水力压裂技术简介1技术原理技术原理弹性理论力学模型及裂缝起裂典型规律见图1所示。钻孔最大拉应力：22max22zzz，水力裂缝开了条件：maxt015304560759000.511.522.53钻孔倾斜角Inc()裂缝起裂压力pb/σvH/h=1.0H/h=1.25H/h=1.5H/h=1.75H/h=2.0H/h=2.25H/h=2.5AZ=0H/v=1.5图1钻孔应力坐标系与裂缝压力起裂规律钻孔应力坐标系与裂缝压力起裂规律断裂理论力学模型及裂缝起裂规律见图2所示。图中P为压裂水压，KI和KII为与水压和地应力有关的应力强度因子。图2力学模型及起裂规律力学模型及起裂规律2技术流程技术流程定向水力压裂技术是指在顶板岩层压裂段预制切槽，然后对切槽段封孔并注入高压水进行压裂，从而破坏顶板岩层的完整性，进而削弱顶板岩层的强度和整体性。工艺示意见图3。图3水力压裂过程示意图水力压裂过程示意图水力压裂控顶工艺过程水力压裂控顶工艺过程水力压裂控制煤矿坚硬难垮顶板工艺过程如图4所示。1)采用横向切槽的特殊钻头，预制横向切槽，如图4(a)所示。2)利用手动泵为封隔器加压使胶筒膨胀，达到封孔目的，如图4(b)。3)连接高压泵实施压裂，如图4(c)。钻杆切槽钻头横向切槽钻孔煤层坚硬稳定岩层(a)煤层坚硬稳定岩层注水管封隔器封隔段胶管压力表(b)高压泵压力表水压仪煤层坚硬稳定岩层注水管