重庆大学邰阳获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利一种特厚冲击煤层地面压裂源头消除方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119352969B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411466444.4,技术领域涉及:E21C37/12;该发明授权一种特厚冲击煤层地面压裂源头消除方法及系统是由邰阳;彭明贤;张兴国;王磊;张文阳;刘宏杰;于斌;孟祥斌设计研发完成,并于2024-10-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种特厚冲击煤层地面压裂源头消除方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种特厚冲击煤层地面压裂源头消除方法及系统,涉及煤矿井工开采安全技术领域,包括:集合初期矿山透明材料,识别压裂靶向层厚度;识别压裂靶向层层位;确定靶向层破断步距,计算靶向层破断冲击能量;计算靶向层的压力分布,确定压裂靶点,从工作面中部打钻孔,对靶向层压力最大的位置进行地面压裂。本发明通过收集矿井初期透明矿山资料,筛选满足冲击倾向的岩层,通过实验测试符合要求的岩层力学参数,确定靶向层厚度、靶向层层位,依据靶向层参数循环计算靶向层的冲击能量,确定靶向层的压裂步距,在压裂步距中确定靶向层压力分布中的压力最大位置作为压裂靶点,通过对压裂靶点的精准压裂防治特厚冲击煤层的冲击地压。
本发明授权一种特厚冲击煤层地面压裂源头消除方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种特厚冲击煤层地面压裂源头消除方法,其特征在于,包括: 步骤1:集合初期矿山透明材料,识别压裂靶向层厚度; 收集井田初期勘探资料,初步建立矿井透明模型,根据岩层赋存性质,识别煤层上方具有冲击倾向性的岩层; 对煤层上覆岩层中厚度大于5m、岩石硬度性系数大于3的岩层进行筛选,测量满足条件的岩层的力学参数,包括岩石刚度Gi、泊松比μi、弹性模量Ei、抗压强度σi和剪切强度ti; 靶向层的厚度h: 其中,m为冲击因子,其值从0开始增加,间隔为0.01,通过MATLAB进行循环计算,当m≥5或h15m时,停止计算; 步骤2:识别压裂靶向层层位; 根据收集的初步资料,测量煤层厚度h0以及煤层上覆50m范围内岩层厚度参数hi,依据煤层厚度h0选择靶向因子的递加区间,判断步骤1中确定的靶向层是否满足靶向层层位条件,靶向层层位条件为靶向因子n≥2或H200m,满足则进行步骤3,不满足则重新确定靶向层厚度,直到靶向层满足要求; 其中,H为靶向层所在层位;h1…hi为煤层上方50m范围内岩层厚度,n为靶向因子,若煤层厚度小于等于10m,其值从0开始递加,间隔为0.001;若煤层厚度大于10m,则从0开始递加,间隔为0.01,当n≥2或H200m时,停止计算; 步骤3:确定靶向层破断步距,计算靶向层破断冲击能量; 靶向层的初次破断步距与周期破断步距依据收集的矿井资料确定,同一煤层的工作面初次来压步距取平均作为初次破断步距;周期来压步距取平均作为周期破断步距,靶向层破断的能量如下: 其中,U为靶向层破断释放的能量,D1、D2分别为上下两层岩层的弹性刚度,D=EI,α,β为靶向层下覆刚度因子,其确定方式为: C1、C2分别为上下两岩层的剪切刚度;C=kGS,k为靶向层截面因子,取矩形面为计算形状,k为56,G为靶向层剪切模量,v为岩层变形比,取0.2,S=Bh,B为靶向层单位宽度,L为靶向层破断的悬露长度,q为靶向层上覆载荷,E为靶向层弹性模量,D为靶向层抗弯刚度,h为靶向层的厚度, e为自然数,a、b、c为靶向层压力分布因子,公式如下: 将靶向层的初次破断步距和周期破断步距代入计算破断冲击能量U1、U2,若能量大于106J,则进行步骤4,否则到此结束,判定不需压裂靶向层; 步骤4:计算靶向层的压力分布,确定压裂靶点,压裂靶点由压力分布确定,靶向层上覆压力的大小由下式确定: 其中,x为靶向层沿工作面推进的坐标,将靶向层的破断步距代入,导出靶向层压力分布数据,根据数据绘图,将靶向层压力最大的位置确定为压裂靶点; 步骤5:从工作面中部打钻孔,对靶向层压力最大的位置进行地面压裂。
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