西安科技大学;华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)孟浩鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉西安科技大学;华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)申请的专利一种基于压裂导升机理的煤层底板突水危险性评价方法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:CN118967349B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28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:202410998013.6,技术领域涉及:G06Q50/02;该发明授权一种基于压裂导升机理的煤层底板突水危险性评价方法是由孟浩鹏;尹尚先;侯恩科;才向军;徐斌;邢斌;李新亮;李建虎设计研发完成,并于2024-07-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于压裂导升机理的煤层底板突水危险性评价方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于压裂导升机理的煤层底板突水危险性评价方法,实测获取研究区在地应力状态下的底板破裂压力、重开压力规律;实测获取研究区开采后的底板破裂压力、重开压力规律并进行验证;以底板破裂压力为指标进行底板分带;以重开压力为指标进行底板分带;基于底板破裂压力、重开压力的分带划分进行底板突水分析。该方法基于压裂导升突水机理,建立了多因素耦合的底板破裂压力、重开压力判别指标,提出了相应底板突水判据,指标能够综合反映开采过程中应力、岩石力学性质与水压共同作用下的致灾本质,达到以突水机理为核心的科学评价目的。
本发明授权一种基于压裂导升机理的煤层底板突水危险性评价方法在权利要求书中公布了:1.一种基于压裂导升机理的煤层底板突水危险性评价方法,其特征在于,包括如下步骤: 1实测获取研究区在地应力状态下的底板破裂压力、重开压力规律; 2实测获取研究区开采后的底板破裂压力、重开压力规律并进行验证; 3当底板岩层完整程度较好时,以底板破裂压力为指标进行底板分带; 4当底板岩层完整程度差时,以底板重开压力为指标进行底板分带; 5基于底板破裂压力、重开压力的分带划分进行底板突水分析; 在步骤1中,选取不受开采扰动影响的研究区域,进行地应力实测工作,获得地应力状态下的最大水平主应力σ1、最小水平主应力σ3; 对研究区域的岩层取样,进行力学强度测试,获取不同岩层的抗拉强度σT;通过施工煤层与奥陶系含水层之间的含水层的水文观测孔,获得其孔隙水压力P0; 根据破裂压力公式:Pb=3σ3-σ1-P0+σT1; 重开压力公式:Pr=3σ3-σ1-P02; 计算地应力状态下不同岩层的底板破裂压力、重开压力分布规律; 在步骤2中,对研究区域的开采后的采空区底板不同位置进行实测,获得开采后的最大水平主应力σ1、最小水平主应力σ3; 利用公式1和公式2获得开采后不同岩层的底板破裂压力、重开压力分布规律; 采用水压致裂法对底板破裂压力进行验证; 在步骤3中,根据水压致裂理论,将底板划分为三带: 当底板破裂压力小于0时,即Pb<0,围岩处于受拉状态,对应底板导水裂隙带,则该范围划分为破裂自由导升带; 当底板破裂压力介于0至承压水水压P范围内时,即0<Pb<P,承压水水压高于底板破裂压力,承压水在该范围内压裂导升,则该范围划分为压裂导升带; 当底板破裂压力高于承压水水压时,即Pb>P,承压水水压低于底板破裂压力,承压水无法在该范围内压裂导升,则该范围划分为抗水压裂带; 在步骤4中,此时底板岩层自身的力学强度较低,无法对承压水形成阻滞,此时忽略底板岩层的抗拉强度σT,用底板重开压力代替破裂压力对底板进行三带的划分: 当底板重开压力小于0时,即Pr<0,则该范围划分为重开自由导升带; 当底板重开压力介于0至承压水水压P范围内时,即0<Pr<P,承压水水压高于底板重开压力,承压水在该范围内导升,则该范围划分为重开导升带; 当底板重开压力高于承压水水压时,即Pr>P,承压水水压低于底板重开压力,承压水无法在该范围内导升,则该范围划分为抗水重开带; 根据压裂导升判据Pb<P,对底板破裂压力划分的三带进行评价: 若压裂导升带触及承压含水层,承压水将在完整底板内压裂导升至破裂自由导升带,最终引发突水; 若含水层上为抗水压裂带,则不会发生突水; 根据压裂导升判据Pr<P,对底板重开压力划分的三带进行评价: 若重开导升带触及承压含水层,承压水将在完整底板内压裂导升至重开自由导升带,最终引发突水; 若含水层上为抗水重开带,则不会发生突水。
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