基于高壓電脈沖水壓致裂的煤層瓦斯致裂增透效果研究.pdf

1、低透氣煤層瓦斯抽采是目前我國煤礦瓦斯治理及煤層氣開采的技術(shù)難題。利用人工的方法對煤巖儲氣層進行結(jié)構(gòu)改造，增加裂隙、弱化強度、改善滲透性是有效途徑。在鉆孔水壓致裂的基礎(chǔ)上，施以高壓電脈沖荷載，利用高壓脈沖放電在水壓裂隙尖端形成的水激波及振動效應(yīng)，改變瓦斯賦存環(huán)境，促進物態(tài)轉(zhuǎn)換（吸附向游離）進程，增加煤層透氣性、提高瓦斯抽放效率。高壓脈沖放電技術(shù)雖在油氣層開采中成功應(yīng)用，但儲油氣層的的賦存條件，物理力學(xué)性質(zhì)與煤層有較大差異，將該技術(shù)引入預(yù)防

2、煤層瓦斯突出和瓦斯抽放，有很多問題需要進一步研究解決。本文主要完成以下幾個方面的工作：
　　1)由超聲波掃描結(jié)果所得出的首播時間可知，鉆孔煤樣在7kV的放電電壓和3MPa的水壓下所產(chǎn)生的12MPa脈動水壓使煤樣產(chǎn)生250mm的貫穿層理面的裂紋。隨著放電電壓的增大，主裂紋繼續(xù)發(fā)育，微裂紋形成并與主裂紋重合，放電電壓為11kV時，橫向裂紋擴展至試件表面，微裂紋和主裂紋基本布滿整個煤樣。
　　2)理論分析地應(yīng)力對煤巖力學(xué)性能的影響

3、以及地應(yīng)力和脈沖水激波作用下煤巖體的破壞過程，并對理想條件下煤巖鉆孔起裂位置進行了分析。由試驗過程中裂紋起裂位置可知，高壓電脈沖水激波的作用使鉆孔徑向的切向應(yīng)力最大，切向應(yīng)力的拉伸使徑向位置處裂紋最先起裂并擴展。
　　3)通過-FlowRFPA2D軟件，對處于實際地應(yīng)力條件下的煤樣進行數(shù)值模擬，模擬過程中水壓持續(xù)遞增，通過聲發(fā)射描述各個水壓力階段煤樣裂隙的主裂隙和微裂隙的發(fā)育過程，并和試驗中超聲掃描結(jié)果相比較。比較得知，傳統(tǒng)水力壓