多分層煤層井下水力壓裂裂縫起裂規(guī)律研究.pdf

1、多分層煤層井下水力壓裂裂縫起裂規(guī)律研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：丁紅指導(dǎo)教師：盧義玉教授專業(yè)：采礦工程學(xué)科門(mén)類：工學(xué)重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院二〇一四年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要目前，煤礦井下水力壓裂增透抽采瓦斯技術(shù)已在重慶松藻礦區(qū)進(jìn)行大量試驗(yàn)，結(jié)果表明該技術(shù)能夠大幅度提高煤層透氣性，增加煤層氣產(chǎn)量。但由于煤層分層多，埋深和傾角變化范圍大，壓裂過(guò)程中煤層裂縫起裂及延伸規(guī)律不明確，導(dǎo)致壓裂參數(shù)選擇和抽采鉆孔布置

2、存在盲目性，因此亟需開(kāi)展多分層煤層井下水力壓裂裂縫起裂及延伸規(guī)律研究。本文結(jié)合巖石彈性力學(xué)和斷裂力學(xué)理論，在分析注水前后多分層煤層沿鉆孔徑向和軸向應(yīng)力分布的基礎(chǔ)上，采用最大拉應(yīng)力理論的斷裂失效準(zhǔn)則，對(duì)多分層煤層水力壓裂裂縫沿不同位置和方向起裂的起裂壓力進(jìn)行理論研究。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室多分層煤層水力壓裂相似模擬試驗(yàn)，研究埋深和傾角對(duì)多分層煤層水力壓裂起裂壓力、裂縫起裂位置和延伸方向的影響規(guī)律；采用聲發(fā)射試驗(yàn)研究多分層煤層水力壓裂過(guò)程聲發(fā)射能量反映

3、煤層斷裂破壞過(guò)程的機(jī)理及聲發(fā)射能量隨埋深和傾角的變化規(guī)律。主要研究成果如下：①建立了地應(yīng)力、傾角、抗拉強(qiáng)度、交界面黏結(jié)力及鉆孔傾斜角等多因素影響下的多分層煤層水力壓裂起裂壓力計(jì)算模型：??????????????2222223min3mincossinmincossinsincosmincostitihHvHvhHvipC??????????????????????????????????????????，②揭示了埋深和傾角對(duì)多分層煤層

4、水力壓裂起裂壓力、起裂位置和延伸方向的影響規(guī)律：起裂壓力隨埋深增大呈線性增大趨勢(shì)，隨傾角增大呈小幅減小趨勢(shì)；裂縫起裂位置均位于煤層軟分層中，近水平煤層中裂縫均沿起裂方向延伸，形成網(wǎng)狀裂縫，無(wú)明顯主裂縫存在；傾斜煤層中裂縫沿起裂方向延伸，易形成明顯主裂縫，隨傾角增大，主裂縫周圍網(wǎng)狀裂縫逐漸減少。與理論研究結(jié)論一致。③采用聲發(fā)射試驗(yàn)揭示了多分層煤層水力壓裂過(guò)程聲發(fā)射能量反映煤層斷裂破壞過(guò)程的機(jī)理及聲發(fā)射能量隨埋深和傾角的變化規(guī)律：聲發(fā)射信號(hào)