本煤层水力压裂及增透范围研究.pdf

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本煤层水力压裂及增透范围研究 重庆大学硕士学位论文 （学术学位） 学生姓名：赵 源 指导教师：曹树刚 教授 专 业：采矿工程 学科门类：工 学 重庆大学资源及环境科学学院 二O 一五年四月 Study on Hydraulic Fracturing in Mining-Coal Bed and Permeability Improved Range A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Master’s Degree of Engineering By Zhao Yuan Supervised by Prof. Cao ShuGang Specialty: Mining Engineering College of Resources and Environmental Science Chongqing University, Chongqing, China. April, 20 15 中文摘要 摘 要 我国是世界上瓦斯灾害最严重的国家之一。随着开采向深部的扩展，瓦斯灾害 将更趋严重。而水力压裂增透技术作为瓦斯抽采的主要方法之一，能有效地增加煤 层透气性，提高瓦斯抽采率，从根本上解决瓦斯所带来的问题。本文主要围绕煤层 水力压裂及其增透的影响范围为研究主线，以理论分析为研究基础，数值模拟和试 验研究为手段，分析水力压裂的起裂位置、发展方向，并用数值模拟进行了验证； 分析压裂液对瓦斯的驱赶作用，对煤体瓦斯吸附解吸和渗流作用的影响；根据煤体 的基质孔隙、裂隙结构以及煤岩体物理力学性质的差异，分析煤体水力压裂的增透 机理，并建立压裂增透的模拟模型，研究煤岩体的横向有效增透范围和面积。通过 研究，获得了以下几个方面的进展： ① 对水力压裂进行理论建模，得到压裂孔周围应力分布函数，引入第一强度 理论得到：当λ 1时，，压裂孔将在垂直方向起裂，且λ越小起裂压力越小；当λ 1 时，压裂孔将沿着水平方向起裂，且λ越大，起裂压力越小。当λ 1时，压裂孔起 2??? ??? 裂方向呈随机性，用第一强度理论判别可

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