煤层人工裂隙的闭合特征及其对瓦斯抽放的影响研究

摘要

有关煤层气和石油的研究大多集中在怎样创造裂隙和怎样在裂隙产生后使裂隙得到扩展。然而，特别是与水射流致裂技术相关的人工裂隙的闭合特性几乎没有人研究。目前有多重致裂技术。在这些技术的应用过程中，有一个十分明显的现象，那就是瓦斯抽放效率都是在开始时很高，然后随着时间降低。因此，可以推测人工裂隙的闭合与煤层瓦斯抽放可能存在着一些联系。
　　以这个推测为线索，本文运用数值模拟的方法模拟在不同条件（不同人工裂隙厚度、不同人工裂隙长度、不同钻孔倾角、不同人工裂隙间距、不同煤层埋深、不同竖直应力与水平应力比值）下人工裂隙随时间的闭合特性，进而分析这些闭合特性对瓦斯抽放产生的影响。最后根据人工裂隙的闭合规律及其与瓦斯抽放的关系，找出一种能使人工裂隙闭合较慢、闭合程度较低，从而瓦斯抽放效率最高的人工裂隙和钻孔布置方式。通过研究发现，高压水射流割缝之后，人工裂隙会逐渐趋于闭合。在不同的条件下，人工裂隙随时间的闭合特性各不相同。通过对人工裂隙随时间闭合的研究，还发现人工裂隙厚度随时间的变化规律同瓦斯抽放参数随时间变化的规律基本一致。
　　为了提高瓦斯抽放效率，人工裂隙的长度、钻孔倾角和人工裂隙间距不能过大，人工裂隙厚度越大越好，人工裂隙的布置还应避开水平地应力的影响。

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1 绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3研究背景及意义

1.4研究内容﹑研究方法及技术路线

2 影响瓦斯抽放效率的因素

2.1概述

2.2煤层中瓦斯赋存与运移的基本规律

2.3高压水射流割缝瓦斯抽放效率影响因素

2.4本章小结

3 不同条件下人工裂隙的最终闭合特征

3.1概述

3.2 模拟软件简介

3.3建模与模拟条件

3.4选取裂隙法向闭合（裂隙厚度减小）作为研究对象的原因

3.5不同人工裂隙尺寸时人工裂隙的闭合特征

3.6不同钻孔和裂隙布置方式时人工裂隙的闭合特征

3.7不同煤层应力条件时人工裂隙的闭合特征

3.8本章小结

4 不同条件下人工裂隙随时间的闭合特征

4.1引言

4.2含瓦斯煤岩的蠕变特性

4.3 FLAC3D蠕变模块简介

4.4假设的验证

4.5 不同人工裂隙尺寸时人工裂隙厚度随时间变化特征

4.6不同钻孔和裂隙布置方式时人工裂隙的闭合特征

4.7不同煤层应力条件时人工裂隙厚度随时间变化特征

4.8 本章小结

5人工裂隙的闭合对瓦斯抽放效率的影响

5.1不同尺寸人工裂隙的闭合特征对瓦斯抽放效率的影响

5.2不同人工裂隙间距时闭合特征对瓦斯抽放的影响

5.3不同钻孔倾角时闭合特征对瓦斯抽放的影响

5.4不同煤层埋深时闭合特征对瓦斯抽放的影响

5.5不同水平应力与竖直应力比时闭合特征对瓦斯抽放的影响

5.6本章小结

6 现场试验

6.1高压水射流割缝系统简介

6.2模拟矿井简介

6.3本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2 展望

参考文献

作者简历

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