2019-西安煤炭会议-高富强

2019-西安煤炭会议-高富强水压致裂卸压机理探讨中国煤炭科工集团高富强2019.09.09全国煤炭安全、高效、绿色开采与支全国煤炭安全、高效、绿色开采与支护技术新进展会议护技术新进展会议20192019水力压裂技术广泛应用于矿业、石油、天然气等领域。在煤矿中主要用于增透、顶板管理及卸压。(From:https://en.wikipedia.org/wiki/File:HydroFrac2.svg)水压致裂卸压后，支承压力到底是整体减小了还是转移了？为什么有些时候卸压效果很明显，有些时候不明显？两个问题两个问题:掘进方向应力迎头距离原岩应力爆破区卸压后卸压前开挖破坏区应力降低区应力集中区向深部转移，加大了应力集中区与巷道迎头距离。nστ1σ3σ1pσ−3pσ−水对结构面的作用：（1）降低有效应力（2）降低摩擦系数(Cappaetal.2019)600m730mHydraulicfractureDestressingzone101Longwallpanel101Tailgate103MaingatePillar30mSiltstoneFinegrainedsandstoneConglomerateMudstoneOverlyingCoal高压水对煤岩体的两个作用：1、产生新的水力压裂裂纹；2、激活煤岩体内的原生裂纹。压裂裂纹与激活裂纹参数：摩擦角=20°粘聚力=0红庆河101工作面01002003004005006007008009000510152025Depth(m)Stress(MPa)SHShSvLinear(SH)Linear(Sh)Linear(Sv)SHShSvLinear(SH)Linear(Sh)Linear(Sv)红庆河矿地应力场类型合理推断：压裂在回采前进行，压裂时顶板处于原岩应力状态，最小主应力是垂直应力，产生水平压裂裂纹。分段压裂间距较大（3m），压裂不受前压裂裂纹对局部应力场的扰动影响，可忽略应力阴影效益。可以合理假设压裂裂纹为一组平行裂纹，裂纹长度20m，由现场情况推断。应力阴影效益809010011012013014015016017030405060708050454035302520151050Sig1(MPa)8090100110120130140150160170304050607080煤柱应力整体降低了！压裂区101Tailg