煤体水力压裂声发射监测及失稳破裂特征实验研究

发布时间：2020-07-03 07:53

【摘要】：水力压裂技术能够润湿及破碎煤体,释放出煤体弹性能及转移集中应力,在煤矿中具有减尘、防治冲击地压、预先释放部分瓦斯、弱化坚硬顶板等作用。本文采用理论分析、实验室实验、数值分析的综合方法进行煤体(原煤及配比煤)水力压裂影响因素及起裂扩展机理研究,主要包括以下内容：(1)根据实验需要,自主研制水力压裂拟三轴实验系统,进行了不同围压、不同流量下的水力压裂实验。探究围压、注水流量对起裂机制的影响,通过应变变化反应孔壁微观变形,声发射定位宏观监测裂缝形成、扩展和贯通的动态演化过程,实现了水力压裂的有效监测；(2)孔壁出现拉伸变形或压缩变形,呈现分区变形的特征。压缩变形具有良好的可恢复性,而拉伸变形则留有较大残余变形；随着主应力差的减弱,试样本身的各种内部缺陷和弱结构对裂缝的形成起到主导作用,主裂缝数目增多,多条主裂纹均匀扩展,次级裂缝也越加丰富,裂缝扩展路径更加曲折；(3)随着流量的增大,孔壁应变速率越大,且原煤的应变速率明显高于配比煤的应变速率；配比煤和原煤的起裂压力都具有增大的总体趋势,但并未随流量的增大逐渐增加,出现了不同程度的波动,尤其是对原煤来说,有较大的波动；(4)利用RFPA2D软件模拟分析不同围压、不同流量下水力压裂实验过程中的应力场及声发射变化规律,与水力压裂实验结果大致相符：并分析了钻孔布置方式、水力割缝等对水力压裂的影响。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD82

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