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(guó)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(duì)煤巖儲(chǔ)氣層進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，增加裂隙、弱化強(qiáng)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(dòng)效應(yīng)，改變瓦斯賦存環(huán)境，促進(jìn)物態(tài)轉(zhuǎn)換（吸附向游離）進(jìn)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(chǔ)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(wèn)題需要進(jìn)一步研究解決。本文主要完成以下幾個(gè)方面的工作：
　　1)由超聲波掃描結(jié)果所得出的首播時(shí)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(dòng)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(shí)，橫向裂紋擴(kuò)展至試件表面，微裂紋和主裂紋基本布滿整個(gè)煤樣。
　　2)理論分析地應(yīng)力對(duì)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(guò)程，并對(duì)理想條件下煤巖鉆孔起裂位置進(jìn)行了分析。由試驗(yàn)過(guò)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(kuò)展。
　　3)通過(guò)-FlowRFPA2D軟件，對(duì)處于實(shí)際地應(yīng)力條件下的煤樣進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬過(guò)程中水壓持續(xù)遞增，通過(guò)聲發(fā)射描述各個(gè)水壓力階段煤樣裂隙的主裂隙和微裂隙的發(fā)育過(guò)程，并和試驗(yàn)中超聲掃描結(jié)果相比較。比較得知，傳統(tǒng)水力壓