綜采面煤層定向水壓裂縫擴(kuò)展規(guī)律研究.pdf

1、論文以陜西省紅石巖煤礦開采條件為背景，針對綜采工作面煤層定向水力壓裂問題，通過巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論分析、數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場試驗(yàn)觀測等綜合手段，研究了堅(jiān)硬煤層定向水力壓裂超前預(yù)裂，增加和擴(kuò)展綜采面煤層裂隙提高塊煤率的機(jī)理。分析了影響綜采面煤層裂縫擴(kuò)展因素及煤體物理力學(xué)參數(shù)和定向壓裂工藝參數(shù)；分析了定向切槽鉆孔和未切槽鉆孔，以及在不同切槽鉆孔參數(shù)下煤層的應(yīng)力分布和裂縫擴(kuò)展的演化過程。確定了紅石巖煤礦綜采面定向水力壓裂技術(shù)與工藝參數(shù)?，F(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果證

2、明了預(yù)裂工藝參數(shù)的有效性。
　　本文首先對影響綜采面煤層裂縫擴(kuò)展的煤體物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定分析，以及對采用定向水力壓裂技術(shù)的預(yù)裂器主要參數(shù)進(jìn)行了分析研究。得到了煤巖體力學(xué)參數(shù)與含水率之間的關(guān)系，確定了工藝參數(shù)壓力的范圍，為壓裂設(shè)備的開發(fā)提供依據(jù)；確定了預(yù)裂器主要參數(shù)，為施工工藝參數(shù)的選擇提供了依據(jù)。
　　然后通過分析紅石巖煤礦煤層賦存的地質(zhì)條件，運(yùn)用 RFPA-Flow模擬軟件分析了定向壓裂切槽鉆孔與未切槽鉆孔，以及不同

3、參數(shù)切槽鉆孔在高壓注水時應(yīng)力場的變化規(guī)律以及煤層中裂縫的演化過程，總結(jié)煤層在定向水力壓裂條件下的裂縫擴(kuò)展規(guī)律。定向水壓裂縫在一定范圍內(nèi)可控，能夠形成比未切槽鉆孔較多的裂縫群，在采煤機(jī)擾動和煤塊自重作用下，就會形成較多塊煤，提高了塊煤率。
　　最后，在紅石巖煤礦12406綜采工作面進(jìn)行定向水力壓裂技術(shù)的應(yīng)用，對壓裂工藝參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測并優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果證明，采用定向水力壓裂技術(shù)后，塊煤率有了較大的提高，切槽預(yù)先釋放了綜采面采動集中應(yīng)力