[发明专利]顶板弱化解危方法

权利要求书

1.一种顶板弱化解危方法，其特征在于，包括：

确定上覆岩体的关键层；

在所述关键层内布设定向钻孔；

施工所述定向钻孔；

所述定向钻孔施工完成后，将压裂设备输送至定向钻孔内进行分段压裂。

2.如权利要求1所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，确定上覆岩体的关键层包括：

获取煤层直接顶上存在的上覆岩体的层数m；

根据公式

计算煤层直接顶上方第n层和第n+1层岩体的挠度，其中，q₁|_n+1为第n+1层岩体的挠度，h_i为第i层岩体的厚度；γ_i为第i层岩体的容重；E_i为第i层岩体的弹性模量；i＝1、2…m，n+1≤m；

当q₁|_n+1＜q₁|_n时，则将第n+1层岩体作为关键层。

3.如权利要求2所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，在所述关键层内布设定向钻孔包括：

根据公式

∑H＝M/(K_p-1)

计算垮落带岩体充满采空区所需要的岩体厚度H，其中，M为采高；K_p为岩石破碎后的碎胀系数；

根据所述岩体厚度确定所述定向钻孔在所述关键层的布设位置，其中，定向钻孔的孔底与煤层直接顶的距离为H。

4.如权利要求3所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，根据所述岩体厚度确定所述定向钻孔在所述关键层的布设位置，之后还包括：

获取工作面的宽度L；

获取压裂设备的压裂影响半径d；

根据公式N＝L/2d-1计算定向钻孔的数量N；

将N个定向钻孔设置在关键层的布设位置处，其中，每个定向钻孔的延伸方向均与工作面的掘进方向平行。

5.如权利要求4所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，施工所述定向钻孔包括：

获取距离煤层直接顶预定距离内的地质信息；

根据所述地质信息、定向钻孔在关键层中的布设位置、以及钻场的位置，得出所述定向钻孔的设计轨迹；

根据所述设计轨迹利用定向钻机施工所述定向钻孔；

实时获取定向钻孔的三维空间轨迹信息；

根据所述三维空间轨迹信息和设计轨迹实时调整定向钻机的钻具。

6.如权利要求1所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，所述定向钻孔施工完成后，将压裂设备输送至定向钻孔内进行分段压裂包括：

所述定向钻孔施工完成后，对所述定向钻孔进行洗孔、扫孔；

将压裂设备输送至定向钻孔内进行分段压裂。

7.如权利要求6所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，将压裂设备输送至定向钻孔内进行分段压裂包括：

根据定向钻孔的长度确定待压裂次数；

根据所述待压裂次数对定向钻孔分段，确定待压裂位置；

按照引鞋、单流阀、第一封孔胶囊、节流器、第二封孔胶囊、高压管路和孔口装置的顺序组装压裂设备；

利用定向钻机将所述压裂设备输送至距离定向钻孔孔底最近的待压裂位置；

按照所述定向钻孔孔底至孔口的方向逐一压裂所述待压裂位置。

8.如权利要求7所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，还包括：

实时监测压裂设备的压裂力和注液量；

根据所述压裂力和注液量对待压裂位置的压裂效果进行评价。

9.如权利要求7所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，按照所述定向钻孔孔底至孔口的方向逐一压裂所述待压裂位置之后，还包括：

利用定向钻机将压裂设备由定向钻孔内拖出回收。

10.如权利要求1-9任一所述的顶板弱化解危方法，其特征在于，所述定向钻孔为定向水平钻孔。