GB∕T 25217.14-2020 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 GB∕T25217.14-2020 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS73.010
中华人民共和国国家标准
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Methods for test, monitoring and prevention of rock burst-Part 14:Prevention method of roof hydraulic fracturing2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-06-01实施
GB/T25217《冲击地压测定、监测与防治方法》分为14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：煤层卸载爆破防治方法；第12部分：开采保护层防治方法；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/T1.1一2009给出的规则起草本部分由中国煤炭工业协会提出并归口。GB/T25217.14—2020
本部分起草单位：中国矿业大学、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。1
KaeerKAca-
1范围
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GB/T25217.14—2020
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。2
规范性引用文件
下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件GB/T23561.10-一2010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/T25217.12010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wwW.bzxz.Net
下列术语和定义适用于本文件。3.1
roofhydraulicfracturing
顶板水压致裂
在顶板岩层中注入高压液体，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。
直接水压致裂directhydraulicfracturing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。
定向水压致裂directionalhydraulicfracturing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
directionalinitial crack
定向预裂缝
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deviceforcarryingout initial crack能够完成定向预裂缝切割的钻具。KaeerKAca-
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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。
检测孔detectionborehole
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4仪器与设备
4.1仪器设备
钻机、高压天流量泵、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4.21
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5顶板水压致裂条件
5.1顶板水压致裂适用岩层
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，顶板水压致裂基础资料
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—2010的规定进行抗拉强度测试。待压裂顶板应按照GB/T25217.1—2010的规定进行冲击倾向性测试。5.2.3
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
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150m5.3.1
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2
nKaeerKAca-
6直接水压致裂方法
6.1方案设计
GB/T25217.14—2020
6.1.1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泉相连，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，可停正试验，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。KacerKca
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城质资料
碳板力学性
质测试
7定向水压致裂方法
7.1方案设计
方案设计
层位、庞力、
孔深、角度
施工检
致裂孔
封孔器
充水压
图1直接水压致裂施工工艺流程图压裂段
注液压裂
确定起裂
压力与致
翠半径
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7.1.1
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。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，将封孔器送入钻孔中，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nKaeerKAca-
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
GB/T25217.14—2020
致裂完成后，当前一个致裂孔中有致裂液流出时，或超过设计半径处项板锚杆、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。施工检
地质资料
顶板力学性
涡澄试
8效果检验
方案设计
层位、压方、
扎深、角度
致裂孔
向预翘缝
向顽辫
經质盘
图2定向水压致裂施工工艺流程图注液
确定起裂
压力与致
缨半格
8.1监测致裂区域顶板的落步距、来压强度与工作面工作阻力变化，当顶板运动强度减弱时，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
高压管路应正确连接
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。9.2
液压控制设备应布置在距离致裂孔不小于20m的地方。9.3
9.4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。9.6
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，排除可能存在的项板离层跨落危险5
rKaeerKAca-
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附录A
（资料性附录）
水压致裂理论压力
A.1直接水压致裂理论压力宜按公式（A.1)计算：I=1.3(30:-,+R)
式中：
P1—一直接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)；a
致裂点最小主应力，单位为兆帕（MPa）：致裂点顶板岩层抗拉强度，单位为兆帕（MPa）。R
定向水压致裂理论压力宜按公式（A.2)计算：A.2
p2=1.3(0+R,)
式中：
p2———定向水压致裂所需启动压力估算值，单位为兆帕（MPa)；o
致裂点最大主应力，单位为兆帕（MPa)；R.致裂点顶板岩层抗拉强度，单位为兆帕(MPa)。6
rKaeerkAca-
.......(A.1)
..(A.2)
附录B
（资料性附录）
顶板水压致裂方式示意图（工作面倾斜剖面）B.1顶板水平分层致裂示意图见图B.1。.
乎致藥
GB/T25217.14—2020
顶拔岩层
图B.1顶板水平分层致裂示意图
B.2顶板倾斜致裂示意图见图B.2。游致
图B.2顶板倾斜致裂示意图
B.3顶板水平分层与倾斜综合致裂示意图见图B.3。水平裂：
工作而蝶休
炭板层
7作面煤体
顶板岩层
汇作面煤体
图B.3顶板水平分层与倾综合斜致裂示意图rrKaerkAca
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附录C
（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。水管
高压系
拉制阀
控制阀
医裂高压管
封孔器商压普
即正陶
顶板水压致裂管路连接示意图
顶板定向水压致裂管路连接示意图见图C.2。.2
成高H算
封孔器高正节
定问预教缝
封孔器
致裂孔
压裂高压管
高正泵
控制阀
压裂高止管
卸底阀
压力表
顶板定向水压致裂管路连接示意图nrKaeerkAca-
流盘让
流其计
日期：
施工地点
设计压力值/MPa
实际压力值/MPa
致裂孔
附注：
实际深
度、角度
附录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班次：
设计孔深、角度
高压泵型号及
定向预
致裂孔，
预定向
裂缝窥
视效果
封孔器
压力上
升及持
续时间
压力下
降时间
继续注
水时间
GB/T25217.14—2020
观测孔
流液量
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：
科室跟班负责人：
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记录人：
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