陕蒙地区厚硬砂岩顶板定向水力压裂预割缝倾角优化及防冲实践

作     者：赵善坤 李英杰 柴海涛 姚茂宏 张广辉 苏振国 李少刚 ZHAO Shankun;LI Yingjie;CHAI Haitao;YAO Maohong;ZHANG Guanghui;SU Zhenguo;LI Shaogang

作者机构：煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100013 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2017YFC08024201,2017YFC0804203) 国家自然科学基金资助项目(51604275) 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2020年第45卷第S1期

页      码：150-160页

摘      要：预割缝倾角是深孔顶板定向水压致裂重要施工技术参数之一。通过半圆盘试件3点弯(SCB)断裂力学试验以及水压致裂力学模型解析分析,研究预割缝倾角影响坚硬顶板在定向切槽诱导下水压致裂过程中的断裂特性。结果表明:水压裂纹的起裂方向明显受到预设裂纹倾角影响,但最大主应力对裂纹扩展方向起到控制作用。在地应力一定条件下,随着预割缝倾角增加,临界注水压力减小,Ⅰ型应力强度因子KⅠ逐渐增加,Ⅱ型应力强度因子KⅡ先增加后减小。为保证水压裂纹既受到较大的张拉作用,又能利用地应力的作用发生剪切扩展,KⅡ达到最大值时的预割缝倾角被选为施工水力压裂参数取值。该参数设计被应用到巴彦高勒煤矿厚层砂岩顶板水压致裂工况,对比压裂过程中顶板的煤炮强度和频次以及压裂前后辅回撤通道附近的微震、应力变化,证明了设计参数下水压致裂裂隙范围有效的起到了防冲效果。

主 题 词：定向水压致裂 Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹 水压致裂力学模型 冲击地压 

学科分类：12[管理学] 0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 0820[工学-航空航天类] 1201[管理学-管理科学与工程类] 0817[工学-轻工类] 0818[工学-交通运输类] 0807[工学-电子信息类] 0815[工学-矿业类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0813[工学-化工与制药类] 0802[工学-机械学] 0703[理学-化学类] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13225/j.cnki.jccs.2019.1124

馆 藏 号：203101835...