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)進行大量試驗，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則，對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行理論研究。結(jié)合實驗室多分層煤層水力壓裂相似模擬試驗，研究埋深和傾角對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)射試驗研究多分層煤層水力壓裂過程聲發(fā)射能量反映

3、煤層斷裂破壞過程的機理及聲發(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算模型：??????????????2222223min3mincossinmincossinsincosmincostitihHvHvhHvipC??????????????????????????????????????????，②揭示了埋深和傾角對多分層煤層

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，隨傾角增大呈小幅減小趨勢；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)射試驗揭示了多分層煤層水力壓裂過程聲發(fā)射能量反映煤層斷裂破壞過程的機理及聲發(fā)射能量隨埋深和傾角的變化規(guī)律：聲發(fā)射信號