2019-西安煤炭會議-高富強

2019-西安煤炭會議-高富強水壓致裂卸壓機理探討中國煤炭科工集團高富強2019.09.09全國煤炭安全、高效、綠色開采與支全國煤炭安全、高效、綠色開采與支護技術新進展會議護技術新進展會議20192019水力壓裂技術廣泛應用於礦業、石油、天然氣等領域。在煤礦中主要用於增透、頂板管理及卸壓。(From:https://en.wikipedia.org/wiki/File:HydroFrac2.svg)水壓致裂卸壓後，支承壓力到底是整體減小了還是轉移了？為什麼有些時候卸壓效果很明顯，有些時候不明顯？兩個問題兩個問題:掘進方向應力迎頭距離原岩應力爆破區卸壓後卸壓前開挖破壞區應力降低區應力集中區向深部轉移，加大了應力集中區與巷道迎頭距離。nστ1σ3σ1pσ−3pσ−水對結構麵的作用：（1）降低有效應力（2）降低摩擦係數(Cappaetal.2019)600m730mHydraulicfractureDestressingzone101Longwallpanel101Tailgate103MaingatePillar30mSiltstoneFinegrainedsandstoneConglomerateMudstoneOverlyingCoal高壓水對煤岩體的兩個作用：1、產生新的水力壓裂裂紋；2、激活煤岩體內的原生裂紋。壓裂裂紋與激活裂紋參數：摩擦角=20°粘聚力=0紅慶河101工作麵01002003004005006007008009000510152025Depth(m)Stress(MPa)SHShSvLinear(SH)Linear(Sh)Linear(Sv)SHShSvLinear(SH)Linear(Sh)Linear(Sv)紅慶河礦地應力場類型合理推斷：壓裂在回采前進行，壓裂時頂板處於原岩應力狀態，最小主應力是垂直應力，產生水平壓裂裂紋。分段壓裂間距較大（3m），壓裂不受前壓裂裂紋對局部應力場的擾動影響，可忽略應力陰影效益。可以合理假設壓裂裂紋為一組平行裂紋，裂紋長度20m，由現場情況推斷。應力陰影效益809010011012013014015016017030405060708050454035302520151050Sig1(MPa)8090100110120130140150160170304050607080煤柱應力整體降低了！壓裂區101Tailg