《高瓦斯煤層脈動水力壓裂裂隙擴展及導控機理研究》是依託中國礦業大學，由翟成擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高瓦斯煤層脈動水力壓裂裂隙擴展及導控機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：翟成
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了提高高瓦斯低透氣性煤層瓦斯抽采效率，本項目將脈動壓裂和人工導向裂隙結合起來，開展不同脈動參量條件下煤岩體的疲勞損傷破壞規律研究，揭示脈動水在煤體裂隙流動過程中脈動參量的變化規律和不同脈動參量條件下脈動水力特徵；探討壓裂過程中脈動壓力波對煤體物理力學性質的影響規律，建立脈動參量與壓裂區煤岩破裂特徵參變數之間的耦合關係，從理論上描述煤體損傷-裂隙的力學過程並建立相應的力學準則；研究脈動水力壓裂和人工導向裂隙結合下的煤岩應力、孔隙度、滲透率和飽和度變化規律，分析人工導向裂隙對煤岩致裂效果的影響規律，揭示脈動壓裂煤岩導向裂隙對壓裂方向的影響與控制機制，為完善和最佳化脈動定向水力壓裂卸壓增透技術提供理論基礎，實現高瓦斯低透氣煤層區域性卸壓增透的目的。
結題摘要
我國煤礦70%左右的高瓦斯突出煤層具有微孔隙、低滲透率、高吸附性的特徵，大部分煤層瓦斯抽采困難，瓦斯災害嚴重。低透氣性煤層強化致裂增透是提高煤體滲透性的有效方法，脈動水力壓裂技術是在常規水力壓裂技術基礎上發展的一種新技術，本項目針對不同脈動參量條件下煤岩的損傷-裂隙演化規律等研究中存在的問題，開展了高瓦斯煤層脈動水力壓裂裂隙擴展及導控機理研究。主要研究內容：（1）設計加工了脈動水壓力傳播實驗系統，研究了脈動壓力水在煤體裂隙（無阻塞平直裂隙、不同堵塞係數的開口裂隙和分叉裂隙）流動過程中脈動壓力、脈動頻率的邊界控制條件，脈動壓力波反射、疊加變化規律，揭示了不同脈動參量條件下脈動水在煤體裂隙中傳播的力學特徵；（2）研製了脈動變頻載入及煤體致裂實驗系統，包括脈動壓力發生及變頻系統、真三軸載入系統、壓力及流量控制系統、監測系統4個子系統，可設計不同地應力、載入方式、脈動參數等條件下煤體裂隙演化實驗；（3）揭示了煤岩體脈動致裂疲勞損傷破壞規律，研究了脈動參量與壓裂區煤岩破裂特徵參變數之間的耦合關係，探討了脈動壓裂煤岩損傷-裂隙的力學過程並建立相應的力學準則；（4）提出了低頻和高頻結合的變頻脈動壓裂方式，促進裂隙擴展、貫通，在煤體內部形成裂隙網路，為瓦斯流動提供足夠多的通道；（5）研究了煤體裂隙延伸、擴展的影響因素，推導裂隙擴展的理論判據和裂隙高度的表達式；探討了研究脈動水力壓裂和人工導向裂隙結合下的煤岩應力變化規律，揭示了導向裂隙對脈動壓裂裂隙擴展方向的影響與控制機制。
