煤層水壓致裂機理數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及煤炭價格持續(xù)走低等諸多因素的影響，致使我國煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益急劇下滑。調(diào)整煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高塊煤產(chǎn)出率也是提高企業(yè)經(jīng)濟效益、擺脫經(jīng)濟困境的有效途徑之一，也是目前煤炭企業(yè)清潔生產(chǎn)的最佳選擇。
　　本文以黃隴侏羅紀煤田紅石巖煤礦為背景，應用現(xiàn)場實測、實驗室實驗、理論分析、數(shù)值模擬等方法，系統(tǒng)研究了2號煤層水壓致裂過程中的起裂與擴展規(guī)律。通過實驗室實驗對紅石巖煤礦2號煤煤樣進行了水理性分析，測定了不同含水率下煤巖

2、體的物理力學參數(shù)，擬合出2號煤物理力學參數(shù)與含水率之間的水理性表達關(guān)系式。運用理論分析、現(xiàn)場觀測等方法，研究分析了煤層水壓致裂的主要影響因素，并結(jié)合2號煤層煤質(zhì)、裂隙的發(fā)育等情況，分析了主要因素對2號煤層的水壓致裂的影響規(guī)律。通過力學分析，確定了煤層水壓致裂過程中起裂的臨界壓力。運用數(shù)值模擬研究了原生裂隙、切槽對煤層水壓致裂起裂擴展過程中起裂壓力、擴展壓力及起裂方向、擴展方向的影響。研究得到：一是在水壓致裂起裂過程中，存在原生裂隙或切槽

3、裂縫的煤層鉆孔，將隨原生裂隙或切槽裂縫與最小主應力的夾角增大而其起裂壓力減小，但切槽對煤層鉆孔起裂壓力的降低更為有效，并對起裂方向具有一定引導作用；二是在擴展過程中，存在原生裂隙或切槽的擴展壓力隨其與最小主應力的夾角增大而減小，但切槽鉆孔的壓裂半徑大，壓裂效果更好，且裂縫擴展的方向趨于煤層鉆孔中的切槽方向。三是通過原生裂隙或切槽裂縫的煤層鉆孔的橫向比較，存在切槽的煤層鉆孔在水壓致裂過程中，起裂壓力、擴展壓力都相對降低，并且對起裂擴展都有