[发明专利]煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法

权利要求书

1.一种煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：根据前期现场施工采集的资料和数据设计钻井参数和压裂施工参数；

步骤二：在煤矿某一工作面对应的地面上布置定向钻机，并使用该定向钻机向坚硬顶板的预设位置钻水平井，该水平井的水平段裸眼完井；

步骤三：在钻井井场布置水平井分段压裂施工所需要的设备；

步骤四：对水平井的裸眼水平段进行分段压裂施工，使整个工作面的坚硬顶板布满裂缝，从而达到煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突的目的。

2.如权利要求1所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：所述工作面的长轴方向与所述坚硬顶板的最小主应力方向之间的夹角为β，0°≤β≤55°。

3.如权利要求2所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：所述工作面的长轴方向沿着所述坚硬顶板的最小主应力方向布置，即β＝0°。

4.如权利要求2所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段与所述工作面的长轴方向之间的夹角为θ，0°≤θ≤10°。

5.如权利要求4所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段沿着所述坚硬顶板的最小主应力方向布置，即θ＝0°。

6.如权利要求1所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：在同一工作面上至少布置一口水平井，所述水平井的数量应满足以下关系式n＝-56.25T+5067.5

式中，n——水平井的数量，n取大于等于1的整数；

T——定向钻机的额定拉力，t。

7.如权利要求6所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：在同一工作面上布置水平井的数量不超过五口，即1≤n≤5。

8.如权利要求1所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段位于坚硬顶板的预设位置，该预设位置的确定应满足以下关系式

式中，h₁——裸眼水平段与煤层顶面之间的距离，m；

h₂——煤层的厚度，m；

K——坚硬顶板的岩石堆积松散系数，系数范围为1.15-1.25；

根据坚硬顶板的岩性不同将h₁分成若干个小层，即h₁₁、h₁₂.......h_1n，每个小层垮塌后对应的岩石堆积松散系数为K₁、K₂........K_n。

9.如权利要求1所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段位于所述工作面的中间部位，且平行于所述工作面展布。

10.如权利要求9所述的煤矿坚硬顶板全工作面地面提前消突方法，其特征在于：所述裸眼水平段的起点和终点与所述工作面边缘之间的距离相等，且均等于压裂施工的缝长。