三軸應(yīng)力下煤體相似材料水力壓裂增透實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、低透氣性是我國煤層瓦斯賦存的普遍特性，為合理高效的抽采煤層瓦斯必須對(duì)高瓦斯低滲透性煤層采取增透措施。水力壓裂作為水力化措施中增加煤層透氣性的一種有效方法，已在許多礦區(qū)獲得了應(yīng)用。本文采用相似材料模擬煤層的實(shí)驗(yàn)手段，研究水力壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響。
　　利用含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服實(shí)驗(yàn)裝置，選擇了煤粉、水泥、石膏不同的配比條件下含瓦斯煤力學(xué)及滲透實(shí)驗(yàn)研究。相似材料的全應(yīng)力?應(yīng)變整個(gè)過程的變形規(guī)律基本一致，變形過程可分為初始?jí)好茈A段

2、、彈性階段、屈服階段、峰值強(qiáng)度階段和應(yīng)變軟化階段。這五個(gè)階段對(duì)相似材料的滲透性密切相關(guān)，體積縮小階段，該階段對(duì)應(yīng)初始?jí)好茈A段和彈性階段，試件在達(dá)到屈服時(shí)點(diǎn)試件體積最小，試件內(nèi)裂隙孔隙最少且最小，此時(shí)滲透率降到最低；擴(kuò)容階段，該階段對(duì)應(yīng)屈服階段、峰值強(qiáng)度階段和應(yīng)變軟化階段，在試件峰值強(qiáng)度后其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展、交叉且相互貫通，開始出現(xiàn)宏觀裂縫，擴(kuò)容速率變大，使試件滲透率從緩慢增大演化為急劇增大。
　　利用多場耦合煤層氣

3、開采物理模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)相似材料實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析和優(yōu)選，將滲透性比較小的相似材料用于煤層氣抽采以及三軸應(yīng)力下的水力壓裂物理模擬實(shí)驗(yàn)中。對(duì)于礦井實(shí)際壓裂過程中無法監(jiān)測到對(duì)煤層的增透，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，通過實(shí)驗(yàn)，利用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測水力壓裂過程中儲(chǔ)層不同位置壓力的變化；水力壓裂可以有效改善煤層的滲透性，是一個(gè)理性的認(rèn)識(shí)，對(duì)于改善的效果無法評(píng)價(jià)，本文通過模擬的手段，對(duì)同一儲(chǔ)層先抽采再壓裂，然后再抽采這樣一個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)壓裂前后相同氣壓條件下，同