多孔线性控制水力致裂机理研究

发布时间：2017-06-11 04:00

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【摘要】：多孔线性控制水力致裂技术是黄炳香教授最近提出的一项定向致裂技术,此技术是通过在呈线性排列的多个钻孔中同时注水来实现定向水力致裂,可用于煤岩层定向切缝、坚硬顶板的定向处理、坚硬顶煤的竖直方向破裂、应力的定向转移、防治冲击矿压、防治煤与瓦斯突出,提高瓦斯抽采的效果。其方法简单,施工方便,安全可靠,具有广泛的实用性,在榆林柳巷煤矿进行的现场实践中,效果好,有效弱化顶煤,实现顶煤的及时冒落。 本文以煤岩体水力致裂为基础,以弹性力学、结构力学以及渗流力学等为理论基础,运用水力致裂物理实验、RFPA2D-Flow数值分析、理论公式推导方法,对多孔线性控制水力致裂的机理进行了深入的研究。研究表明渗透性对多孔线性控制水力致裂有影响,在其它条件不变的情况下,试块孔隙度大小与致裂效果成正比。主应力差、孔间距(L/D)及布孔方向与σ1方向夹角也对多孔线性控制水力致裂有较大影响,主应力差值越小、孔间距越小、布孔方向与σ1方向夹角越小,致裂效果也就越好。而试块节理裂隙过于发育时,裂缝的转向受到很大的影响,使多孔致裂的定向效果差。数值模拟表明注水方式改变不会对多孔线性控制水力致裂造成太大影响。应力方向对多孔线性控制水力致裂起着决定性的作用,在径向缝应力场条件下,试块仍然被径向致裂,并不能达到多孔线性致裂的目的(即形成沿布孔方向的轴向裂缝或裂缝带),只有在轴向缝应力场条件下,多孔线性控制水力致裂才有实现的可能。
【关键词】：多孔线性控制 水力致裂 定向 准则
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 绪论15-22
• 1.1 问题的提出及研究意义15-16
• 1.2 研究的现状及发展趋势16-20
• 1.3 本文的研究内容及研究方法20-22
• 2 多孔线性控制水力致裂的基本规律22-31
• 2.1 多孔线性控制水力致裂实验方案22-25
• 2.2 多孔线性控制水力致裂过程中水压力及声发射25-27
• 2.3 多孔线性控制水力致裂裂缝的典型空间形态及分析27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 多孔线性控制水力致裂的影响因素分析31-55
• 3.1 应力状态对多孔线性控制水力致裂的影响32-45
• 3.2 孔间距(L/D)对多孔线性控制水力致裂的影响45-49
• 3.3 原生节理裂隙对多孔线性控制水力致裂的影响49-52
• 3.4 注水方式对多孔线性控制水力致裂的影响52-53
• 3.5 渗透性对多孔线性控制水力致裂的影响53-54
• 3.6 本章小结54-55
• 4 实现多孔线性控制水力致裂的条件或准则55-67
• 4.1 理论公式的推导55-65
• 4.2 实现多孔线性控制水力致裂的条件65-66
• 4.3 本章小结66-67
• 5 多孔线性控制水力致裂现场试验67-71
• 5.1 工作面概况67
• 5.2 多孔线性控制水力致裂现场试验方案67-68
• 5.3 试验过程68-69
• 5.4 多孔线性控制水力致裂效果69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 主要结论71-72
• 参考文献72-77
• 作者简历77-79
• 学位论文数据集79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冷雪峰,唐春安,杨天鸿,李连崇;岩石水压致裂过程的数值模拟分析[J];东北大学学报;2002年11期

2 冷雪峰,唐春安,李连崇,杨天鸿;非均匀孔隙压力下水压致裂的数值试验[J];东北大学学报;2003年03期

3 富向;刘洪磊;杨天鸿;杨宏伟;;穿煤层钻孔定向水压致裂的数值仿真[J];东北大学学报(自然科学版);2011年10期

4 乌效鸣，屠厚泽;煤层水力压裂典型裂缝形态分析与基本尺寸确定[J];地球科学;1995年01期

5 阳友奎，肖长富，邱贤德，吴刚;水力压裂裂缝形态与缝内压力分布[J];重庆大学学报(自然科学版);1995年03期

6 曲焱U

本文编号：440667