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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了工作面回采下伏采区大巷围岩变形水压致裂控制方法，首先在回采工作面回风平巷和运输平巷向基本顶岩层施工钻孔并进行水压致裂，弱化基本顶厚硬岩层，通过减小基本顶破断的来压步距；然后在下伏采区大巷和采区上山中施工钻孔至基本底岩层，进行水力割缝定向水压致裂，在采区大巷和采区上山上方的基本底岩层中形成弱结构面，阻断采动动压向下伏采区大巷和上山的应力传播路径，减小下伏采区大巷和上山的变形量。本发明通过压裂基本顶减弱采动动压应力源和压裂基本底阻断应力传递路径两个方面，减小采动动压对下伏采区大巷和上山的影响，进而控制下伏采区大巷和上山的变形量，具有简单高效、施工方便和成本低的特点。

主权项：1.一种工作面回采下伏采区大巷围岩变形水压致裂控制方法，其特征在于，通过压裂基本顶减弱采动动压应力源和压裂基本底阻断应力传递路径两个方面，实现减小采动动压对下伏采区大巷的影响，首先在回采工作面回风平巷和运输平巷向基本顶岩层施工钻孔并进行水压致裂，弱化基本顶厚硬岩层，通过减小基本顶破断的来压步距，实现从源头减小工作面开采动压；然后在下伏采区大巷和上山中施工钻孔至基本底岩层，进行水力割缝定向水压致裂，在采区大巷和采区上山上方的基本底岩层中形成弱结构面，实现阻断采动动压向下伏采区大巷和上山的应力传播路径，减小下伏采区大巷和上山的变形量；具体包括以下步骤：S1、开展地质勘探与岩心采样：在底板大巷、底板上山、工作面运输平巷和回风平巷中施工竖直向上的煤层顶底板岩性探测孔，开展实验室岩石力学性质测试，所述实验室岩石力学性质测试包括：单轴抗压强度、抗拉强度、泊松比、弹性模量和剪切模量；根据不同层位岩石的物理力学性质确定基本顶岩层和基本底岩层，作为后续压裂的目标岩层；收集基本顶周期来压步距；S2、在工作面运输平巷和回风平巷中以扇形布孔方式布置压裂钻孔：压裂钻孔的终孔位置是步骤S1中确定的所述基本顶岩层；扇形钻孔组中每个钻孔的终孔间距15~20m，相邻钻场间距为10~15m，小于基本顶周期来压步距；一组扇形孔是终孔位置连线在垂直于工作面推进方向的一条直线；一组扇形孔全部布置在运输平巷或回风平巷，或者运输平巷和回风平巷均布置，具体开孔位置视施工条件确定；S3、布置压裂系统：供液管路持续为水箱供压裂液，水箱中压裂液通过静压水头进入高压泵，压裂液一部分通过高压泵加压进入高压胶管流向高压密封钻杆，另一部分通过回水胶管回到水箱；高压胶管中接三通，连接泄压阀，用于卸压；高压胶管中连接水压力和流量监测传感器，用于在压裂过程中实施监测管路内的水压力和流量；S4、压裂本钻孔最深的目标压裂岩层：将单向阀推送至目标压裂岩层中，开启高压泵，压裂目标岩层一定时间，弱化基本顶厚硬岩层，减小基本顶破断的来压步距，从源头减小工作面开采动压；S5、本钻孔压裂结束，管路卸压，压裂第二段目标岩层：当水压力监测传感器的实时水压力持续小于5MPa，或相邻钻孔或顶板出水超过8分钟，关闭高压泵，打开高压胶管连接的泄压阀，对管路进行卸压；若本钻孔存在多层目标压裂岩层，采用后退式分段压裂，退出部分钻杆使单向阀退至第二段目标岩层位置，继续压裂本钻孔的第二段目标岩层，单孔压裂重复前述操作，直到完成本钻孔所有目标岩层的压裂；S6、在底板上山中竖直向上施工钻孔至基本底岩层，进行水力割缝定向水压致裂：将割缝钻头用钻机送至目标压裂层位，注入携砂液，钻杆原地转动t分钟，维持水压力20~30MPa，形成径向水力割缝后，退出钻杆，更换水力致裂封隔器，在目标压裂层位进行压裂，进行S3~S5步骤，形成水平弱结构面，阻断采动动压从工作面向下伏采区上山的应力传播路径，减小采区上山的变形量；S7、在底板大巷中竖直向上施工钻孔至基本底岩层，重复S6步骤，进行水力割缝定向水压致裂，阻断采动动压向下伏采区大巷的应力传播路径，减小采区大巷的变形量，延长其服务年限。

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