王子一,康向涛,高璐,唐猛,邹义怀,易汉华

(贵州大学 矿业学院,贵州 贵阳 550025)

煤炭在我国能源体系中占有主体地位,对我国经济发展具有促进作用,2020年中国的煤炭消费总量为38.6亿t,在一次能源中占比将达到55.3%.随着煤炭矿井的开采深度逐渐增加,煤与瓦斯突出的危险性也在增加.煤层的低透气性是煤矿瓦斯抽采的难题,对于低透气性较难抽采的煤层,为提高其预抽煤层瓦斯效果,水力压裂技术被广泛应用.

国内外对水力压裂的相关研究诸多,唐世斌等[1]将拉伸截断的摩尔-库仑准则引入有限元程序中,考虑了裂缝倾角、岩石内摩擦角和载荷条件对裂缝尖端应力场分布的影响,得到了影响水力裂缝的起裂类型和位置的因素;李明等[2]采用水平集法(LSM)描述非均质岩石的静态材料边界特性,采用基于流-固耦合弹塑性理论的弥散裂缝模型进行水力压裂过程的模拟,得出了等效开裂区域的发展过程、注水点处水压力与注水时间变化曲线和有效应力路径;刘泉声等[3]采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,建立计算模型,模拟高水压下压裂液在岩体中流动,揭示了岩体裂隙面萌生、扩展、贯通的完整破坏过程;李明等[4]基于水平集法的基本思想,模拟了含有不同包裹体分布的岩石试件的水力压裂传播特点;盛茂等[5]运用考虑缝内水压力作用的相互积分法来数值求解缝尖应力强度因子,并采……