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煤岩体定向圆形孔楔形切槽水力压裂起裂分析研究

发布时间:2018-06-09 04:20

  本文选题:定向水力压裂 + 断裂力学模型 ; 参考:《煤矿开采》2017年01期


【摘要】:为了研究煤矿井下水力压裂初始裂纹起裂条件和起裂方向,在线弹性断裂力学的基础上,建立了圆形孔楔形切槽水力压裂断裂力学模型,模型切槽长度与钻孔直径接近,综合计算分析了水力压裂裂纹尖端应力强度因子。根据切槽尖端应力强度因子,运用复合型裂纹脆性断裂的最大环向拉应力理论,分析了裂纹在地应力场以及高压水下的起裂条件和起裂方向,给出了相应的计算方法。结合古书院矿15号煤的岩石力学参数和地应力场数据,计算出裂纹起裂压力17.6MPa,起裂角度12.8°。并且在古书院矿153303工作面进行了现场工业性实验,现场实际起裂压力与理论计算结果比较接近,从而验证了理论分析的可行性。
[Abstract]:In order to study the initial crack initiation condition and crack initiation direction of underground hydraulic fracturing in coal mine, on the basis of on-line elastic fracture mechanics, the fracture mechanics model of circular hole wedge cut groove hydraulic fracturing is established. The slot length of the model is close to that of drilling hole diameter. The stress intensity factor at the crack tip of hydraulic fracturing is comprehensively calculated and analyzed. Based on the stress intensity factor at the notch tip and the maximum toroidal tensile stress theory of the brittle fracture of a composite crack, the crack initiation conditions and the initiation direction under high pressure are analyzed and the corresponding calculation method is given. Based on the rock mechanical parameters and the in-situ stress field data of No. 15 coal in Guyuan Coal Mine, the crack initiation pressure of 17.6 MPA and the initiation angle of 12.8 掳are calculated. The field industrial experiment was carried out in 153303 face of Guyuan Coal Mine. The actual cracking pressure is close to the theoretical calculation result, which verifies the feasibility of theoretical analysis.
【作者单位】: 煤炭科学研究总院开采研究分院;天地科技股份有限公司开采设计事业部;
【基金】:国家自然科学基金青年基金资助项目(51304119) 天地科技创新基金项目(KJ-2015-TDKC-15)
【分类号】:TD82;TD32

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本文编号:1998874


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