GB/T25217.14-2020
冲击地压测定、监测与防治方法第14部分：顶板水压致裂防治方法
Methodsfortest,monitoringandpreventionofrockburst—Part14:Preventionmethodofroofhydraulicfracturing
- 中国标准分类号（CCS）D04
- 国际标准分类号（ICS）73.010
- 实施日期2021-06-01
- 文件格式PDF
- 文本页数11页
- 文件大小869.56KB
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冲击地压测定、监测与防治方法第14部分：顶板水压致裂防治方法
国家标准 GB/T25217.14一2020 冲击地压测定、监测与防治方法 第 14部分顶板水压致裂防治方法 Methodsfortest，monitoringandpreventionofrockburst Part14:Preventionmethodfrofhydrauliefracturing 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB:/T25217.14一2020 前 言 GB/T25217《冲击地压测定、监测与防治方法》分为l4个部分 -第1部分:顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法 第2部分;煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法 第3部分;煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法; 第4部分;微震监测方法; 第5部分;地音监测方法; 第6部分:钻屑监测方法; 第7部分;采动应力监测方法; 第8部分;电磁辐射监测方法; 第9部分;煤层注水防治方法; 第10部分:煤层钻孔卸压防治方法; 第11部分 小;煤层卸载爆破防治方法 ;开采保护层防治方法; 第12部分 第13部分;顶板深孔爆破防治方法; 第14部分;顶板水压致裂防治方法
本部分为GB/T25217的第14部分 本部分按照GB/T1.12009给出的规则起草
本部分由煤炭工业协会提出并归口
本部分起草单位;矿业大学,煤炭科学技术研究院有限公司,充矿集团有限公司、神华新疆能源 有限责任公司、天地科技股份有限公司
本部分主要起草人员;窦林名、贺虎、齐庆新、王富奇、曹安业、陈建强、赵善坤、杜涛涛、蔡武
GB/T25217.14一2020 冲击地压测定、监测与防治方法 第14部分:顶板水压致裂防治方法 范围 GB/T25217的本部分规定了冲击地压顶板水压致裂防治方法的术语和定义、仪器与设备、顶板水 压致裂条件,直接水压致裂方法、定向水压致裂方法、效果检验、安全要求
本部分适用于冲击地压顶板水压致裂防治方法
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GB/T23561.102010煤和岩石物理力学性质测定方法第10部分:煤和岩石抗拉强度测定 方法 GB/T25217.1一2010冲击地压测定、监测与防治方法第1部分;顶板岩层冲击倾向性分类及 指数的测定方法 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3.1 顶板水压致裂roofhydrawlicfracturing 在顶板岩层中注人高压液体,使顶板岩层产生新的或扩大原有裂隙,达到控制顶板断裂与能量释放 的防冲技术
3.2 直接水压致裂direethydraliefracturing 在顶板岩层中施工致裂孔,封孔后注人高压液,致裂顶板岩体,达到控制顶板断裂与能量释放的防 冲技术. 3.3 定向水压致裂diretioalhydraulicfracturing 在顶板岩层中人为地切割一个定向预裂缝,然后注人高压液,将岩体沿定向预裂缝致裂,达到控制 顶板断裂与能量释放的防冲技术
3.4 定向预裂缝direetionalinitialcrack 在致裂钻孔中切割出的狭长切口,断面的形状与楔子类似
3.5 割缝刀具devieeforearryingoutinitialcraek 能够完成定向预裂缝切割的钻具
GB/T25217.14一2020 3.6 封孔器boreholesealing 安装在致裂孔中,用于对致裂段进行密封的装置
3.7 致裂孔fracturingborehole 实施致裂工作的钻孔
3.8 检测孔deteetionborehole 在致裂孔附近施工的钻孔,用于窥视或观测致裂液体的流出,确定致裂扩展范围与效果
仪器与设备 4.1仪器设备 钻机,高压大流量泵、高压管路与控制阀、割缝刀具、封孔器、压力表(压力传感器),钻孔窥视仪 4.2仪器技术指标 4.2.1高压大流量泵的额定压力应大于理论计算出的致裂压力,计算公式参见附录A.流量不应小于 80L/min
4.2.2高压管路额定工作压力不应小于泵站额定压力的1.5倍
4.2.3封孔器额定工作压力不应小于致裂压力的1.1倍
4.2.4割缝刀具切割出的定向预裂缝直径不小于钻孔直径的2倍
顶板水压致裂条件 5 5.1顶板水压致裂适用岩层 5.1.1直接水压致裂与定向水压致裂适用于顶板岩层单层厚度大于2m的硬质岩岩层
5.1.2定向水压致裂段岩层应为无显著裂隙、软弱夹层等的均一,完整岩层
5.2顶板水压致裂基础资料 5.2.1致裂地点顶板岩层钻孔柱状图与岩层等厚线图应准备完备
5.2.2待压裂顶板应按照GB/T23561.10一2010的规定进行抗拉强度测试
5.2.3待压裂顶板应按照GB/T25217.1一2010的规定进行冲击倾向性测试 5.2.4联接管路应进行密封性能试验,试验压力不小于致裂压力
5.3顶板水压致裂适用条件 5.3.1受坚硬顶板影响的具有中等冲击危险及以上的区域,可实施顶板水压致裂,并超前工作面150m 完成致裂工作
5.3.2工作面回采过程中监测顶板活动剧烈、冲击危险等级提高时,对监测异常区域范围内实施顶板 水压致裂,实施期间停止工作面回采
GB:/T25217.14一2020 直接水压致裂方法 6.1方案设计 直接水压致裂的设计与实施应编制专门方案,内容包括施工地点地质情况与图纸、所需仪器设 6.1.1 备、设计参数,施工方法,施工人员及单位、安全措施等
6.1.2直接水压致裂可对顶板进行水平分层致裂、倾斜致裂、水平分层与倾斜综合致裂,参见附录B 所示
6.1.3致裂孔间距不宜大于平均致裂直径的0.8倍
6.1.4加压系统宜采用双回路加压,分别向封孔器和加压段施加压力
6.2工艺流程 6.2.1施工致裂孔 致裂孔直径应大于封孔器外径,小于封孔器最大膨胀直径2mm以上
钻孔壁不应出现螺纹与台 阶
致裂孔完成后,使用钻孔窥视仪进行窥视,满足孔壁光滑要求后,进行下一步工作
6.2.2封隔压裂段 直接水压致裂宜采用双回路双端封孔方式,将两个封孔器串接并高压泵相连,对封孔器进行注液加 压,使封孔器与致裂钻孔孔壁紧密接触,形成充水加压孔段
6.2.3注液压裂 所有管路连接安装牢靠后启动高压泵,管路连接参见附录c
向压裂段施加水压,按理论计算的致 裂压力稳定升压,加压时应观察压力表的变化
当压力出现明显下降时,可判断顶板被致裂
如附近有 检测孔,致裂液扩展至检测孔后即可停止加压
如没有检测孔,压裂后继续加压,如压力下降后又升压， 需继续加压直到再下降时停止,加压时间一般不小于10min
6.2.4首次使用致裂半径确定与检验 在致裂孔附近施工检测孔,深度应大于致裂孔至少1m,角度应与致裂孔平行
观测检测孔中是否 有致裂液体流出,判断致裂半径大小
应进行3次以上致裂试验,且每次致裂不应相互影响,一次致裂 成功后,逐步增加检测孔与致裂孔之间的距离,裂隙不能扩展至检测孔后,可停止试验,以确定致裂半径 范围,同时记录不同致裂半径下所需要的加压时间
6.2.5正常致裂期间效果检验 致裂完成后,当前一个致裂孔中有致裂液流出时,或超过设计半径处顶板锚杆、锚索渗出致裂液体 表明致裂效果良好
6.2.6施工工艺流程 直接水压致裂施工工艺流程见图1所示,致裂施工记录表参见附录D
GB/T25217.14一2020 确定起裂 施工检 压力与致 测孔 裂半径 首次 使用 致裂 地质资料 方案设计 施工 连接 封孔器 压裂段 效果 顶板力学性 层位、压力、 效果 致裂孔 封孔器 充水加压 注液压裂 检验 质测试 孔深、角度 检验 直接水压致裂施工工艺流程图 定向水压致裂方法 7.1方案设计 7.1.1定向水压致裂的设计与实施应编制专门方案,内容包括施工地点地质情况与图纸、所需仪器设 备、设计参数,施工方法,施工人员及单位、安全措施等
7.1.2顶板定向水压致裂可对顶板进行水平分层致裂、倾斜致裂、水平分层与倾斜综合致裂,参见附 录B
7.1.3致裂孔间距不宜大于平均致裂直径的0.8倍
7.1.4单孔多次致裂时应采用前进式致裂法,即从钻孔浅部向深部逐次压裂
7.1.5加压系统宜采用单回路加压，一道管路同时向封孔器和加压段施加压力 7.2定向水压致裂流程 7.2.1施工致裂孔 致裂孔直径应大于封孔器外径、小于封孔器最大膨胀直径2mm以上
钻孔壁不应出现螺纹与台 阶状
致裂孔完成后,使用钻孔窥视仪进行窥视,满足孔壁光滑要求后,进行下一步工作
7.2.2施工定向预裂缝 致裂孔施工完成后,利用割缝刀具在钻孔底部切割定向预裂缝
切割完成后使用钻孔窥视仪进行 窥视,确定定向预裂缝符合要求后,进行下一步工作
7.2.3封孔与注液压裂 将高压管路与封孔器相连,将封孔器送人钻孔中,封孔器端头至定向预裂缝下部,管路连接参见附 录C
查看确认所有管路连接安装牢靠后启动高压泵,按理论计算的致裂压力稳定升压,加压时应观察 压力表变化
当压力出现明显下降时,可判断顶板被致裂
如附近有检测孔,致裂液扩展至检测孔后即 可停止加压
如没有检测孔,压裂后继续加压,如压力下降后又升压,应继续加压直到再下降时停止,加 压时间不宜不小于10min
7.2.4首次使用致裂半径确定与检验 在致裂孔附近施工检测孔,应大于致裂孔至少1m,角度应与致裂孔平行
观测检测孔中是否有致 裂液体流出,判断致裂半径大小
应进行3次以上致裂试验,且每次致裂不应相互影响，一次致裂成功 后,逐步增加检测孔与致裂孔之间的距离,裂隙不能扩展至检测孔后,可停止试验,以确定致裂半径范
GB:/T25217.14一2020 围,同时记录不同致裂半径下所需要的加压时间
7.2.5正常致裂期间效果检验 致裂完成后,当前一个致裂孔中有致裂液流出时,或超过设计半径处顶板锚杆,锚索渗出致裂液体 表明致裂效果良好
7.2.6施工工艺流程 定向水压致裂施工工艺流程见图2所示,致裂施工记录表参见附录D 窥视定 确定起裂 施工检 压力与致 向预裂 测孔 首次 缝质量 裂半径 使用 地质资料 方案设计 连接 致裂 施工 切割定 注液 效果 管路 效果 顶板力学性 层位、压力、 致裂孔 向预裂缝 压裂 检验 质测试 孔深、角度 封孔 检验 图2定向水压致裂施工工艺流程图 效果检验 8 8.1监测致裂区域顶板的垮落步距,来压强度与工作面工作阻力变化,当顶板运动强度碱弱时,具有防 冲效果
8.2利用煤体应力电磁辐射、钻屑法、微震监测等方法,对致裂期间与区域进行冲击危险性监测，上述 冲击危险指标降低时,具有防冲效果
9 安全要求 g.1高压管路应正确连接
9.2致裂孔外悬露的高压管应固定,防止封孔器失效时孔内高压管路在高压水作用下甩出
9.3液压控制设备应布置在距离致裂孔不小于20m的地方
g.4在水压致裂过程中,除操作人员外,其他人员应远离水压致裂孔至少50m
9.5操作人员以及水压致裂过程的测量人员应位于支护条件良好的区域
g.6撤除期间不应站在钻孔的正下方施工,防止高压管路下滑伤人
9.7 水压致裂过程结束后,应检查附近巷道内的锚杆锚索状态,排除可能存在的顶板离层垮落危险
GB/T25217.14一2020 附 录 A 资料性附录) 水压致裂理论压力 直接水压致裂理论压力宜按公式(A.1)计算 A.1 1=1.3(3a一d十R, A.1 式中 -直接水压致裂所需启动压力估算值,单位为兆帕(MPa); p 致裂点最大主应力,单位为兆帕(MPa); o 致裂点最小主应力,单位为兆帕(MPa) o R 致裂点顶板岩层抗拉强度,单位为兆帕MPa)
A.2定向水压致裂理论压力宜按公式(A.2)计算 p;=1.3(a十R, A.2) 式中 定向水压致裂所需启动压力估算值,单位为兆帕(MPa); " 致裂点最大主应力,单位为兆帕(MPa): d R 致裂点顶板岩层抗拉强度,单位为兆帕(MPa)
GB:/T25217.14?2020 ? B ?? ??????(б B.1??????B.1 ? ú ?B.1????? B.2б???B.2 б ? ú ?B.2б?? B.3???б????B.3 б ? ú ?B.3????б??
GB/T25217.14一2020 录 附 资料性附录) 顶板水压致裂管路连接示意图 C.1顶板水压致裂管路连接示意图见图C.1
封孔器 压裂高压管 封孔器高压管 水管 控制阀 压裂高压管 压力表 卸压N 流量计 水箱 高压泵 压商屋 控制阀 封孔器高压管 流量计 图C.1顶板水压致裂管路连接示意图 C.2顶板定向水压致裂管路连接示意图见图C.2. 定向预裂缝 封孔器 致裂孔 压裂高压管 控制阀 压裂高压管 卸压阀 压力表 流量计 水箱 高压系 图C.2顶板定向水压致裂管路连接示意图
GB:/T25217.14一2020 录 附 D 资料性附录 顶板水压致裂、顶板定向水压致裂施工记录表 日期 年 月 班次 日 施工地点 设计孔深角度 设计压力值/MPa 高压系型号及 参数 实际压力值/MPa 致裂孔 致裂孔定向预 压力上 钻孔 钻孔 预定向封孔器加压 压力下继续注致裂观测孔致裂 实际深 裂缝 升及持 编号 位置 裂缝窥 位置 时间 降时间水时间 压力 流液量 半径 度,角度位置 续时间 视效果 附注 是否有压力重复上升情况,致裂孔密封情况,是否有孔外水泄,锚杆锚索漏水情况,致裂过 程中是否有震动、声响等现象 施工负责人: 记录人 科室跟班负责人
顶板水压致裂防治方法GB/T25217.14-2020解读
引言：
山西某煤矿顶板在采空区上方发生了一次严重的水压致裂事故，导致采空区内积水过多，不仅影响了生产，而且还威胁到了井下人员的安全。因此，如何有效地防止顶板水压致裂成为了我们亟需解决的问题。为此，国家标准化技术委员会制定了GB/T25217.14-2020标准，对顶板水压致裂防治方法进行了规范。
标准概述：
GB/T25217.14-2020是《冲击地压测定、监测与防治方法》系列标准的第14部分，主要针对顶板水压致裂防治方法进行了规范。标准从顶板水压致裂的原因、特征和危害出发，提出了相应的防治措施，并针对不同的地质条件和采煤方式给出了具体的实施建议。
防治方法：
标准中提到的顶板水压致裂防治方法主要包括以下几个方面：
- 加强顶板支护，使用高强度材料，增加支护密度。
- 减小采动区域，降低采动速度和采动高度，避免过分挖深。
- 控制采空区域内的涌水量，采取有效的排水措施。
- 选择合适的采煤方法，如割缝采煤法、先采后支等。
实施建议：
标准中还给出了具体的实施建议，主要包括以下几点：
- 根据地质情况和采煤方式确定相应的防治措施。
- 建立完善的监测体系，对顶板水压致裂进行实时监测。
- 及时采取措施，避免事故的发生。
结论：
GB/T25217.14-2020标准为我们提供了有效的顶板水压致裂防治方法和实施建议，其内容全面、系统，值得广大专业人士借鉴。在实践中，我们应根据具体情况选择相应的防治措施，提高防治效果，确保井下人员安全，保障生产顺利进行。
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