迟学海

(黑龙江科技大学 黑龙江省煤矿深部开采地压控制与瓦斯治理重点实验室, 哈尔滨 150022)



低透气煤层水力压裂裂纹的扩展规律

迟学海

(黑龙江科技大学 黑龙江省煤矿深部开采地压控制与瓦斯治理重点实验室, 哈尔滨 150022)

获取低透性煤层的合理水力压裂影响区和压裂孔布置方式,对瓦斯有效抽采、灾害预防尤为重要。采用岩石破裂失稳RFPA2D渗流系统,建立数值模型,分析低透性煤层水力压裂钻孔周边裂纹的扩展规律。结果表明:钻孔左侧水平向起裂并向内部延伸,右侧起裂裂纹与水平向呈45°且向煤体内部延伸,最终主破裂方向转变为30°,煤层破裂形态呈现蝴蝶形;随着步中步的增加,声发射事件逐渐增多,孔隙水压力分布呈现强弱强弱态。随着水压力不断增大,裂纹区、裂隙区、塑性区和弹性区也在不断改变,变化趋势整体形态呈现椭圆形。该研究为低透性煤层水压增透钻孔合理布置提供了参考依据。

水压致裂; 低透性煤层; 渗流; 裂纹扩展

0　引　言

我国煤矿重大安全事故以瓦斯突出为主,瓦斯突出成为制约煤矿发展的瓶颈问题,亟待解决,尤其是低透性煤层,按照常规钻孔布置方式及参数达不到理想抽采效果。通过水力冲孔技术、水力割缝和深孔爆破等措施可使煤体原有裂隙扩展成网络结构,增加其渗透率。但水力冲孔钻孔工作量大,只能近距离施工,且水力割缝松动范围仅为4～10 m,难以实现瓦斯区域抽放,而深孔爆破易诱发煤与瓦斯突出。……