高瓦斯低渗透性煤层隧道水力压裂机理研究

发布时间：2018-03-11 18:11

  本文选题：煤层隧道　切入点：水力压裂　出处：《地下空间与工程学报》2015年S2期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：含煤层隧道施工中瓦斯抽排是关系到隧道安全施工的关键。利用有限元软件Midas GTS对高瓦斯低渗透性煤层段掌子面处煤层水力压裂过程进行数值模拟,研究注水孔周围煤体裂隙的起裂原因和裂隙发育过程,结果认为:在水力压裂作用下煤体原始裂隙主要受拉压破坏,周围煤体主要受压剪破坏,剪应力随水压力增加而增加,并向四周裂隙移动。针对贵州正在施工的某煤层隧道,分析该工程中利用水力压裂进行瓦斯抽排的技术及过程,并与数值模拟结果进行对比,证实了水力压裂增透技术有助于增加低渗透性煤层的透气性。进一步对比分析认为:由于煤体原始裂隙降低了裂缝起裂条件,而导致实际施工中水压力大小要普遍小于理论模拟结果。论文的研究丰富了水力压裂技术的实验研究资料,为今后煤层隧道揭煤方案提供重要参考。
[Abstract]:Gas drainage in coal seam tunnel construction is the key to the safe construction of the tunnel. The hydraulic fracturing process of high gas and low permeability coal seam is numerically simulated by using finite element software Midas GTS. The causes and development process of fracture initiation and fracture development of coal body around water injection hole are studied. The results show that under hydraulic fracturing, the original fracture of coal body is mainly destroyed by tension and compression, and the shear stress increases with the increase of water pressure, while the surrounding coal body is mainly subjected to compression and shear failure. Aiming at a coal seam tunnel under construction in Guizhou province, the technology and process of gas drainage by hydraulic fracturing in this project are analyzed, and the results are compared with the numerical simulation results. It is proved that hydraulic fracturing anti-permeability technology is helpful to increase the permeability of low permeability coal seams. Further comparison and analysis show that the original fracture of coal body reduces the condition of fracture initiation. The research in this paper enriches the experimental data of hydraulic fracturing technology and provides an important reference for the coal seam tunnel uncovering scheme in the future.
【作者单位】： 湖北工业大学土木工程与建筑学院;
【基金】：国家自然科学基金(51408201)
【分类号】：TD712.6

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本文编号：1599314