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龙图腾网获悉安徽省皖北煤电集团有限责任公司;中国矿业大学申请的专利一种采煤工作面端头悬顶水力压裂方法及系统装备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：CN119195767B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25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：202411341738.4，技术领域涉及：E21C41/18；该发明授权一种采煤工作面端头悬顶水力压裂方法及系统装备是由马言;吕杨;种照辉;刘会;葛兵兵;王硕;喻臣铈设计研发完成，并于2024-09-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种采煤工作面端头悬顶水力压裂方法及系统装备在说明书摘要公布了：本发明公开了一种采煤工作面端头悬顶水力压裂施工方法及系统装备，包括以下步骤：S1、测试煤矿工作面顶板物理力学性质，确定顶板岩石坚固程度，评估端头悬顶的面积；S2、通过理论分析、数值计算探究注水速率、主应力差、压裂次序、钻孔倾角这几个不同影响因素对坚硬顶板致裂损伤弱化的影响，为水力压裂现场施工设计提供参考；S3、确定工作面端头悬顶水力压裂施工参数；S4、按照确定的施工参数进行水力压裂施工。本发明使用水力压裂方法，将高压流体注入目标坚硬岩层，从而产生裂缝或使天然裂缝重启，改造岩层结构，形成裂缝网络系统，达到弱化端头坚硬顶板并及时垮落的目的，降低顶板来压强度，保证了工作面安全。

本发明授权一种采煤工作面端头悬顶水力压裂方法及系统装备在权利要求书中公布了：1.一种采煤工作面端头悬顶水力压裂施工方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、测试煤矿工作面顶板物理力学性质，确定岩石坚固程度，评估端头悬顶的面积； S2、通过理论分析、数值计算探究注水速率、主应力差、压裂次序、钻孔倾角这几个不同影响因素对坚硬顶板致裂损伤弱化的影响，为水力压裂现场施工设计提供参考；具体包括如下步骤： S2.1、建立分段水力压裂数值模型； S2.2、分析分段水力压裂的高压流体注入过程，观察每段裂隙的扩展规律、注入之后渗流的范围、应力云图的变化； S2.3、分析分段水力压裂敏感性因素，即采用构建分段水力压裂数值模型，针对注水速率、应力差、压裂次序、钻孔倾角四个敏感性因素进行模拟实验，分析每个敏感性因素对水力压裂裂缝扩展规律的影响，针对不同的敏感性因素，采用单一变量法进行模拟实验，最后得到不同因素影响下的裂缝扩展规律； S3、确定工作面端头悬顶水力压裂施工参数；具体包括： S3.1、确定破裂水压力，水力压裂理论压力按下列公式进行计算： ； 式中：P1--直接水力压裂所需破裂压力估算值，MPa； σ1--压裂点最大主应力，MPa； σ3--压裂点最小主应力，MPa； Rt--压裂点顶板岩层抗拉强度，MPa； S3.2、确定压裂时间，压裂时间计算公式如下： ； 式中：α--裂缝的半径； B--裂缝的宽度； H--裂缝的缝高； n--裂缝的数量； Q--压裂装置的流量； S3.3、确定钻孔间距，依据水力压裂变缝高椭圆形态，根据线弹性断裂力学裂纹在平面应力状态下的位移场关系式： ； 式中，σ--缝内液压力；E为煤岩弹性模量；a为裂缝的长度； 将压裂裂缝视为在缝长度方向连续排列的许多个I型贯穿裂纹的合成，将以上公式用于任意一条裂纹可得缝宽方程： ； 再由体积守恒原理可得： ； 式中，H为Z方向上的缝高，其应该为变量，考虑到该模式如作变量分析将无解，故认为缝高相等，作简化分析可得： ； 将σx用平均值σ代替，整理后可得裂缝半径为： ； 输入Q、T、E,得到钻孔间距为： 式中，a为水压裂缝半径；k为裂缝叠加系数； S4、按照确定的施工参数进行水力压裂施工。

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