綜放工作面難放頂煤架間定向水力壓裂技術(shù)研究.pdf

1、本論文針對(duì)厚度大且堅(jiān)硬的煤層實(shí)施綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采時(shí)，存在頂煤難以斷裂、即使斷裂但垮落塊度過(guò)大，也不易放出，直接影響頂煤回收率的實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)廣泛實(shí)際調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，提出采用架間定向水力壓裂技術(shù)弱化難放頂煤，從而達(dá)到提高綜放工作面頂煤回收率的目的。
　　通過(guò)在蘆子溝煤礦、鐵北煤礦采用深孔非接觸位移檢測(cè)方法、智能鉆孔電視成像技術(shù)觀測(cè)手段，發(fā)現(xiàn)硬厚難放頂煤存在“短懸臂梁”結(jié)構(gòu)，這類短懸臂梁結(jié)構(gòu)具有一定的自穩(wěn)性，滯后工作面冒落，是影響

2、頂煤放出的關(guān)鍵因素。在此基礎(chǔ)之上，建立了難放頂煤的力學(xué)模型，并從理論上推導(dǎo)出拉斷和剪切條件下的短梁極限厚度，為確定水力壓裂分段切槽位置間距奠定理論基礎(chǔ)。
　　論文依據(jù)彈性力學(xué)最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則，在理論上分別得到了非開(kāi)槽鉆孔和開(kāi)槽鉆孔水壓裂縫起裂力學(xué)模型的起裂壓力和起裂位置。同時(shí)采用ABAQUS數(shù)值模擬手段，對(duì)比分析了不同角度的未切槽鉆孔和切槽鉆孔周圍應(yīng)力分布情況。在開(kāi)槽鉆孔切槽尖端處，裂縫擴(kuò)展分為三個(gè)階段，即起裂階段、近場(chǎng)裂縫擴(kuò)展階段

3、和遠(yuǎn)場(chǎng)裂縫擴(kuò)展階段，推導(dǎo)出了各個(gè)階段用流量表示的裂紋擴(kuò)展判據(jù)，并得到了Ⅰ型裂縫擴(kuò)展終止半徑。在實(shí)際中，通過(guò)利用電磁波CT層析成像技術(shù)探測(cè)了定向水力壓裂水壓裂縫的擴(kuò)展區(qū)域分布，為鉆孔間距的確定提供參考。
　　最后，根據(jù)鐵北煤礦煤層具體賦存條件，依據(jù)理論分析和數(shù)值模擬得到的參數(shù)，采用架間定向水力壓裂技術(shù)弱化難放頂煤。工業(yè)性實(shí)踐結(jié)果表明，鐵北煤礦的頂煤能隨采隨落，且破碎塊度適中，放煤順利，工作面頂煤回收率得到大幅提高。架間定向水力壓裂是