井下水力压裂煤层顶板应力监测及其演化规律

摘要

针对井下水力压裂过程中未考虑水头压力对煤层顶板地应力的影响,导致煤层顶底板容易被破坏的问题,以松藻矿区同华煤矿水力压裂为例,采用空心包体应力计监测压裂过程中顶板应变变化规律,根据岩石应力-应变关系及检测结果计算出压裂前后煤层顶板地应力增量的大小和方向,分析水力压裂水头压力对煤层顶板地应力的影响规律.结果表明:(1)煤岩体起裂时,顶板主应力增量达到最大值且与煤层起裂压力在数值上基本相等,主应力方位角随煤层起裂沿顺时针方向旋转,最大和中间主应力倾角随煤层起裂沿逆时针方向旋转,最小主应力倾角沿顺时针方向旋转;(2)煤岩体起裂后,顶板主应力增量急剧减小,主应力方位角和倾角逐渐恢复至初始状态;(3)压裂后,顶板主应力较初始状态均有所增大,主应力方位角和倾角与初始状态基本一致,说明水力压裂能够改变煤层顶板应力状态.