水压致裂

摘要： 本文采用小孔径水压致裂法对沙坪煤矿13号特厚煤层地应力进行了测量,根据4组测点所得测量数据,分析总结了该矿13号特厚煤层地应力分布规律。结果表明,13号煤层所测地应力均小于10 MPa,属低应力值区域;4组测点均以最大水平主应力为主,其中第一、第二测点最小水平主应力为最小主应力,所测区域应力场类型为σ_(H)>σ_(V)>σ_(h)型应力场;第三、第四测点垂直应力为最小主应力,所测区域应力场类型为σ_(H)>σ_(H)>σ_(V)型应力场;4组测点最大水平主应力方向分别为N43.8°W、N35.2°W、N11.9°W和N12.8°W,为NNW—NW方向,方向一致性较好。

摘要： 浩吉铁路如意隧道在施工期间部分段落出现拱顶开裂,初支混凝土剥落、掉块等破坏现象,初步认为与隧道所处地应力环境关系密切。为了准确掌握如意隧道围岩的初始应力状态和工程区地应力分布特征,在隧道内进行水压致裂地应力测试的基础上,采用有限单元法开展隧道三维地应力场回归反演分析。研究结果表明:(1)回归反演计算值与实测值之间的相对误差总体小于20%,研究区地应力场反演结果合理;(2)如意隧道变形破坏问题突出的段落地应力最大值低于5 MPa,但由于围岩软弱,且开挖断面大,围岩发生了挤压变形,需采取针对性的防治措施。

摘要： 针对大同矿区石炭系厚煤层无煤柱开采初采期出现大面积顶板突然破断垮落,引起冲击荷载和飓风等问题,通过采用“实时周期立体交叉水压致裂技术”,解决了老顶初次垮落的问题,经过在同忻C8;层8105工作面的应用,实现了初采期悬板的绿色、安全、经济治理。

摘要： 钢筋混凝土衬砌广泛应用于水工隧洞中。但是水工隧道中的钢筋混凝土衬砌经常受到水压的影响,使钢筋混凝土衬砌开裂,衬里的裂缝会导致泄漏问题,严重的泄漏影响水工隧道的耐久性和结构安全,并造成一定的经济损失。针对此,研究其原因和预防措施是减少损失和控制风险的有效途径。在此前提下,该文以一个混凝土工程为例,研究了水工隧洞建设中的钢筋混凝土衬砌水压致裂的成因及对策,旨在为类似项目提供参考。

摘要： 沁水东大煤矿中央轨道大巷布置在3号煤层下方的岩层中,两侧采煤工作面回采动压影响下表面出现不同程度的变形,严重影响矿井的安全高效生产。通过数值模拟研究得出更为合理的大巷保护煤柱宽度为70 m;切顶卸压后可降低巷道围岩内的垂直应力,提高围岩稳定性。在3102工作面进行水压致裂技术应用试验后,中央轨道大巷围岩稳定性受回采动压的影响显著降低,围岩变形得到控制。可为类似地质条件下巷道变形控制提供借鉴。

摘要： 在油气田开发中,最大水平主应力是应力场动态分析的重要基础,虽然获取手段多样,但缺少适用性的区分与判别。列举了几种计算最大水平主应力的方法,对各评价方法对比研究后认为水力压裂方法在计算时更为适用。结合国内外最大水平主应力测量数据,利用有效最小水平侧压系数的倒数、最大和最小水平主应力的比值,找出最大水平主应力与水平应力差异、深度等的关系,给出对于各向异性较强的地层更精确的计算公式,用于最大水平主应力的对比计算。

摘要： 地应力的分布规律严重影响地下工程建设,获得开展工程区域地应力场分布对指导支护结构的设计具有重要意义.在鲜水河断裂带某隧道工程区采用钻孔水压致裂法进行了深孔地应力测试,基于地应力测试结果,得到了开展工程区域地应力随深度的变化规律,并利用数值模拟进行地应力反演.结果表明:地应力随深度的增加而逐渐增加,其中最大水平地应力的递增梯度为0.385 MPa/km,最小水平主应力递增梯度为0.257 MPa/km;隧道纵断面水平最大主应力为41.69 MPa,最小主应力为29.84 MPa,侧压力系数为1.363~1.438,围岩应力以水平应力为主;地应力在断层部位得到了一定程度的释放,断层两侧的完整岩体应力存在一定程度的集中,应力值较高.

摘要： 水压致裂矿岩预处理是自然崩落法矿山生产过程中的重要辅助崩落技术,对于改善矿岩崩落特性可以发挥重要作用。依托在我国首例自然崩落法矿山铜矿峪矿开展的410 m中段首采区水压致裂矿岩预处理技术应用研究项目,形成了自然崩落法矿山水压致裂矿岩预处理作业工艺与技术装备,分析了首采区矿岩崩落速率提升、大块率降低等方面取得的应用效果,实现了水压致裂矿岩预处理技术在国内自然崩落法矿山的成功应用,并提出了完善水压致裂矿岩预处理技术的进一步研究方向。

摘要： 通过水压致裂法对安徽怀宁某地区进行原位地应力测量,为后续洞室施工提供基础设计参数。本次测量采用单回路测试系统,最大开挖深度为203.2m,获得了10段地应力测量值。测量结果表明:最大主应力值为9.32MPa,小主应力最大值为7.48MPa,最大主应力方向平均为北东74.5°,地应力结构为σ_(H)>σ_(h)>σ_(v),可知当地地应力场主要受到水平构造应力场控制。实测的大小主应力均大于中国地区区域内的平均水平,主要是受到断层地貌以及花岗岩岩层的影响;实测的此片区最大水平主应力优势方向为北东向,与区域构造线重合;在开挖洞室时,洞轴线走向应当与所测的最大主应力方向尽量一致。

摘要： 依托山西静兴高速公路大万山特长深埋隧道工程,从隧道的地质条件、隧址区构造应力分析、典型位置钻孔水压致裂法地应力测试、隧道地应力分析计算、地应力分级等方面进行了隧道地应力分布规律研究;选取了岩爆预测3种代表性方法计算分析了大万山隧道岩爆的可能性,并结合地温与地下水条件综合分析了隧道岩爆可能发生的部位与岩爆等级。研究分析的结论在一定程度上充实了山西吕梁山脉的地应力数据,为隧道设计与施工提供了技术支撑。

摘要： 水压致裂原地应力测试曲线特征值判定对于提高原地应力测量精度具有十分重要的意义.为了避免人工判读的个体误差和手动数据处理的重复劳动,本文针对水压致裂原地应力测量曲线的特征值判读这一关键技术难点进行软件开发以实现数据处理的自动化.该交互式软件包括数据采集、数据分析和数据库管理等3个主要模块.其中核心模块一数据分析模块包括了水压致裂原地应力测量中特征值Pr和Ps判读的全部方法.软件使用VB语言实现,界面友好,使用可靠方便.通过该软件在山东潍坊市红河镇某钻孔中的应用证明了软件的可靠性和便捷性.

摘要： 基于FEPG有限单元方法，通过对不同倾向和物性参数的两种岩体接触面的单钻孔水压致裂三维模型的研究，得到了钻孔中两种物性参数不同岩体接触面上应力分布的变化规律。并讨论了两种岩石属性以及在构造应力影响的情况下，不同角度两种岩性的接触面对钻孔区域应力方向和大小的影响。rn 考虑了水压致裂规范中对水压致裂方法孔径以及封隔段长度的规定以及相关文献中对模型参数的选取，选定单钻孔水压致裂模型基本参数。将数值计算过程中的边界条件对计算结果中场的影响限制在5%以内。通过建立不同倾向(0°,30°,45°,60°)的两种岩性的岩体接触面的数值模型，对水压致裂中岩体应力分布的影响，以及在构造应力情况下两种岩性接触面对水压致裂对地应力的影响进行数值模拟。rn 计算结果显示:由于接触面两侧岩石有不同物性参数，使接触面表面及周围区域应力集中与应变异常规律不同，整体规律与双材料表面深埋裂纹尖端应力变化规律相似;岩石两种岩性接触面法向与钻孔轴线顺时针夹角w在0°~90°范围变化过程中(w=90°时接触面与钻孔轴线平行;w=0°表示接触面与钻孔轴线垂直)，钻孔区域最大主张应力总靠近接触面倾向与钻孔轴线夹角较小且杨氏模量较大的一侧;rn随着两种岩性接触面法向与钻孔轴向夹角变大，钻孔区域主应力在两种岩性接触面侧杨氏模量较小一侧逐渐变大。

摘要： 页岩气是从页岩或泥岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源,相比常规天然气具有开采寿命长和生产周期长的优点,是近年来油气开发的热点.页岩气由于其储层具有低孔隙度、低渗透率的特征,所以需要通过水压致裂技术,进行改造,形成新的裂缝体系.水压致裂效果好坏直接影响到页岩气开采的效率,因此有必要对水压致裂过程进行监测和评估.水压致裂是通过向地下注入高压流体,进而制造新的裂缝网络,主要方式包括在裂缝顶端产生较大的差异应力,导致岩石失稳,产生新的破裂,此外,由于孔隙流体压力的增大,降低已有破裂面上的有效压应力,也会导致破裂面滑动.上述机制都会激发地震波，称为微地震，通过地震波信号可以提供裂缝的空间位置和几何参数，进而分析裂缝连通性、裂缝产生机制、局部应力分布等，有利于油藏工程师评价压裂效果，对下一步生产开发提供有效知道，降低开发成本(Baig et a1.,2010)。相比于电位法、地倾斜法等手段，微地震监测裂缝是直接且有效的。rn 微地震监测主要包括(近)地表和井下监测。井下监测系统虽然具有信噪比高的优势，但是方位角覆盖较差，(近)地表监测具有覆盖范围大、仪器易标定等优势。通过地表3C高灵敏度阵列对某区块水压致裂施工进行了连续微地震监测，通过自动算法检测到了约1000个有效微地震事件，并进行了定位。在全自动处理结果的基础上，选取信噪比较高的事件，进行了人工到时拾取。通过测井资料构建了速度模型，进行重定位。

摘要： 本文根据开滦荆各庄煤矿水压致裂实践,对操作过程和后期数据处理方面提出了几点需注意的问题，旨在防止水压致裂实验的过程中或者后期的数据处理中不按照规范操作使结果偏离实际现象的发生。

摘要： 为了解赞比亚卡邦波水电站工程区的初始地应力场分布规律,通过水压致裂地应力测试与地应力实测数据分析,并基于有限元进行三维数值模拟与计算,对左右岸厂房区域地应力场进行了一定的识别与研究.可得:水平应力是地应力场中的主要影响因素;通过有限元三维模拟,将回归值与实测值进行对比,总体变化趋势基本一致;对左右岸厂房进行剖面插值,剖面等值线图均体现了应力值随深度增加而增大的特征,除了断层附近的应力等值线受其影响外,厂房区地应力分布规律良好.

摘要： 页岩气的开采主要是通过提高渗透率实现,即通过压裂改造(水平井分段多级压裂等方法)使页岩内部人工缝与天然缝相互贯通形成结构复杂的"弥散式体积裂缝网络(体积压裂)"而提高产能.为此在实验室内开展了三轴加载条件下脆性页岩的水力致裂过程的实验研究.本次实验的两块样品取自深约1145米的重庆气井,样品直径40mm,长度80mm.rn 相比应变测量，弹性波波速对裂缝的产生更为敏感。在实验中，应变没有监测到其扩容，但应力达到一定程度，波速因为裂缝的产生而发生了降低。rn 沿垂直于轴向应力方向上的波速(无论是P波速是S波)都比其它路径上的波速要敏感。rn 本次实验的页岩样品具备强非均质性。但各向异性较弱，小于15%，破裂时各向异性增强。rn 声发射定位结果与破裂后岩样的分析一致，其中第一块页岩剪切成缝，而第二块页岩由于水力致裂，形成了网状裂缝。rn 页岩渗透率极低，扩容后大量裂缝产生，波速降低，注水后渗流传递孔隙压力，当孔隙压传递到一定程度后，瞬问发生动态破裂，引起的渗透率增大了约两个量级。

摘要： 采用现场测量和理论分析相结合的方法，研究了寺河煤矿东采区3#煤层的三维地应力场分布和最优巷道布置方向，确定了该区域的地应力场形式为σHV型，分析了在该类型的地应力场中，最优巷道布置方向与最大水平主应力方向之间的关系，研究结果表明，最优巷道布置方向不是沿着最大水平主应力的方向，而是与其成一定夹角，夹角大小由三个主应力的比值来确定。

摘要： 介绍了地应力的测试方法，详细论述了水压致裂法的测试原理，给出汾西矿区地应力测试结果，分析其地应力的分布规律。根据地应力分布规律提出曙光煤矿大巷支护设计，并且取得了良好的支护效果。表明地应力测试对矿井巷道支护具有直接影响，是巷道支护设计依据的基本参数。

摘要： 为论证某水电工程高压洞室的方案设计,采用水压致裂技术对高压洞室的原地应力及相关岩体力学参数进行细致的测试.测量结果表明,测点洞段围岩的最小主应力值为5.6～7.9 MPa,最小主应力状态为近水平;测点洞段围岩的抗劈裂强度一般为6.0～8.0 MPa,围岩自身具有较强的承载能力;在7.0 MPa高压下洞壁围岩的透水率大多小于1.0 Lu.因此,该洞段岩体具备较为理想的岩体力学特性,是修建高压力洞室的较好位置.但在规模庞大的高压洞室岩体内的极个别张性裂隙带,由于其承载能力弱,串通性强,高压下漏水严重,是无衬砌高压洞室工程建设的一大隐患.对此进行卓有成效的高压灌浆处理,显著提高围岩结构的完整性,增强其高压封闭功能,这是工程建设成败的关键.

摘要： 在分析矿区内含金黄铁矿脉的产出特征以及镜下特征的基础上,应用水压致裂的原理来解释矿化细脉的成因,并结合控矿构造的演化,进一步阐述超高压流体的保持与释放机制,重新认识了成矿初期阶段中形成的自形粗粒黄铁矿与金富集之间的关系。

摘要： 本发明公开了一种孔口高温高压气体深孔超前水压传导爆炸冲击波致裂装置，包括管本体（3），所述管本体（3）的末端与爆炸冲击波发生装置（6）相连，所述管本体（3）上活动设置有封堵环（4），所述封堵环（4）包括依次一体连接的进水端部（41）、膨胀部一（42）和出水端部（43）；所述进水端部（41）设置有进水口A（44）和进水口B（45）；所述出水端部（43）设置有出水口（46）。本发明还公开了使用上述孔口高温高压气体深孔超前水压传导爆炸冲击波致裂装置的致裂方法。本发明使用爆炸冲击波‑水耦合致裂煤层可以取得更好的致裂效果，同时更加安全环保，长钻孔代替了巷道施工，减少了施工量，适用于保护层预裂开采。

摘要： 本发明提供了顶板水压致裂多参量综合监测系统及致裂效果判别方法，涉及采矿工程技术领域，解决了观测顶板水压致裂效果并确定压裂范围的技术问题，监测设备包括钻孔应力计、锚杆锚索测力计、钻孔窥视仪、顶板监测仪、支架阻力测站、微震测站和围岩变形测站，钻孔应力计设置在回采巷道内，锚杆锚索测力计设置在水压致裂位置周围10m的范围内，钻孔窥视仪包括窥视探头、数据采集仪、位移感应器、盘线圈和延长杆，监测水压致裂范围内的水压致裂前后钻孔裂隙发育状态、巷道变形位移量、微震事件、支架阻力和巷道围岩应力变化判断水压致裂效果和致裂范围，多参量综合监测的可靠性高，水压致裂效果判断准确，还能避免顶板动力灾害保证开采安全。

摘要： 本发明涉及一种用于水压致裂实验的水压供给控制装置及其试验方法，装置包括隔膜泵、增压泵和导水钢垫板；隔膜泵的入口端与水源管路连通，隔膜泵出口端与增压泵的出口端管路连通；增压泵的出口端的另一出口通过高压管路与导水钢垫板的导水通道管路连通，导水钢垫板可拆卸的置于压力机中的试件表面，增压泵将增压后的高压液体通过导水通道传送至试件内部。本发明操作简便，可以在较大压力量程范围内，持续、稳定、准确的提供并记录水压。在水压致裂试验中，可以直接将本发明接到单轴、双轴或三轴压力机上对试验试件进行压裂，设备的连接和操作都很简单，水压供给稳定，压力大小可以自行控制，压力数值、变化等记录详细，试验效果良好。

摘要： 本发明提供了顶板水压致裂多参量综合监测系统及致裂效果判别方法，涉及采矿工程技术领域，解决了观测顶板水压致裂效果并确定压裂范围的技术问题，监测设备包括钻孔应力计、锚杆锚索测力计、钻孔窥视仪、顶板监测仪、支架阻力测站、微震测站和围岩变形测站，钻孔应力计设置在回采巷道内，锚杆锚索测力计设置在水压致裂位置周围10m的范围内，钻孔窥视仪包括窥视探头、数据采集仪、位移感应器、盘线圈和延长杆，监测水压致裂范围内的水压致裂前后钻孔裂隙发育状态、巷道变形位移量、微震事件、支架阻力和巷道围岩应力变化判断水压致裂效果和致裂范围，多参量综合监测的可靠性高，水压致裂效果判断准确，还能避免顶板动力灾害保证开采安全。

摘要： 本发明涉及一种用于水压致裂实验的水压供给控制装置及其试验方法，装置包括隔膜泵、增压泵和导水钢垫板；隔膜泵的入口端与水源管路连通，隔膜泵出口端与增压泵的出口端管路连通；增压泵的出口端的另一出口通过高压管路与导水钢垫板的导水通道管路连通，导水钢垫板可拆卸的置于压力机中的试件表面，增压泵将增压后的高压液体通过导水通道传送至试件内部。本发明操作简便，可以在较大压力量程范围内，持续、稳定、准确的提供并记录水压。在水压致裂试验中，可以直接将本发明接到单轴、双轴或三轴压力机上对试验试件进行压裂，设备的连接和操作都很简单，水压供给稳定，压力大小可以自行控制，压力数值、变化等记录详细，试验效果良好。

摘要： 本发明公开了一种适用于水压致裂地应力测量的等径双通路压裂器，其与封隔器连接并导通，用于连通高压测量介质，所述压裂器包括：中空式压裂管，为内部中空的管状，所述中空式压裂管的开口的端部与所述封隔器可拆卸连接，且所述中空式压裂管的外径与所述封隔器的外径相一致；侧腔式高压通道管，通过用于固定所述侧腔式高压通道管的固定连接体设置在所述中空式压裂管内、且所述侧腔式高压通道管的开口方向与所述中空式压裂管的开口方向一致，本发明的目的是，减少本装置在水压致裂法实验中出现卡钻的风险，进而提高施工作业效率。可广泛应用于工程地质原位测量技术领域。

摘要： 本实用新型涉及一种用于水压致裂实验的水压供给控制装置，装置包括隔膜泵、增压泵和导水钢垫板；隔膜泵的入口端与水源管路连通，隔膜泵出口端与增压泵的出口端管路连通；增压泵的出口端的另一出口通过高压管路与导水钢垫板的导水通道管路连通，导水钢垫板可拆卸的置于压力机中的试件表面，增压泵将增压后的高压液体通过导水通道传送至试件内部。本实用新型操作简便，可以在较大压力量程范围内，持续、稳定、准确的提供并记录水压。在水压致裂试验中，可以直接将本实用新型接到单轴、双轴或三轴压力机上对试验试件进行压裂，设备的连接和操作都很简单，水压供给稳定，压力大小可以自行控制，压力数值、变化等记录详细，试验效果良好。

摘要： 本实用新型一种水压致裂测试装置用压裂段注水管，属于地质测量技术领域，包括管体和设置在管体壁上的注水通道，关键在于：所述注水通道内设置有单向控制装置。单向控制装置包括套管、设置在套管内的台阶孔、位于台阶孔大孔内的弹簧和密封钢球、设置在台阶孔台肩处的密封圈及位于套管出水端的挡板，挡板中心开设有出水孔，密封钢球借助抵在挡板上的弹簧顶紧在密封圈上形成逆向密封结构。该单向控制装置的技术方案中，密封钢球和弹簧接触后的总长度略长于台阶孔大孔的高度，可保证密封钢球接触密封在密封圈上，避免钻孔内的水和杂质从出水端流入。单向控制装置可避免钻孔内的杂质和水逆流至压裂段注水管内，进而避免杂质流入测试装置内。

摘要： 本实用新型属于巷道掘进技术领域，具体涉及一种水力压裂联合水压爆破巷道大进尺掘进致裂装置，包括水致裂设备和爆破设备，水致裂设备包括封孔装置、高压导流管和高压水泵站，封孔装置将煤孔内部封闭为密闭腔体，高压导流管的两端分别与密闭腔体和高压水泵站连接；爆破设备的爆破装置设置在煤孔内，与煤孔外的起爆装置连接；爆破装置包括密闭腔体的承压爆破管和密闭填装在其内部的炸药及电雷管，承压爆破管的侧壁设置有沿其长度方向的V型的Y聚能槽和X聚能槽。本致裂装置可以对钻孔实施水压致裂‑爆破致裂‑水压致裂的复合致裂，使钻孔的分布密度大大减小，聚能槽使爆破时裂纹的方向可控，有效地隔离开采区和非开采区，确保非开采区的稳定。

摘要： 一种水压致裂测量设备，包括，推拉阀芯，推拉开关，致裂段，上封隔器以及下封隔器。所述水压致裂测量装置通过对推拉开关内部的水道进行改进，采用一体式连接、由密封圈分离的多个水道，替代了现有技术中的独立水管连接，能够方便系统安装、维护、保养，以及降低系统模阻，降低堵塞风险。