天然弱面对瓦斯抽采水平井压裂多裂缝扩展的影响
庞涛1
姜在炳1
王正喜2
刘修刚1
李浩哲1
1.煤炭科学研究总院,北京 100013;中煤科工西安研究院(集团)有限公司,陕西 西安 7100542.中煤科工西安研究院(集团)有限公司,陕西 西安 710054
摘要：针对碎软低渗煤层待掘煤巷条带瓦斯高效抽采难题,提出待掘煤巷条带顶板水平井分段压裂高效预抽瓦斯技术.为实现瓦斯无空白带均衡抽采,基于分段多簇压裂的裂缝网络构建是技术成功的关键.为研究煤系地层中的多裂缝扩展形态,分析了煤系地层天然弱面发育特征,建立了天然弱面对多裂缝扩展形态的判别式,并采用有限元方法分析了单一天然弱面和多天然弱面对多裂缝扩展的影响.结果表明:煤层及顶底板岩层中发育有大量裂隙、层理、界面等天然弱面,影响着水力压裂裂缝的扩展形态;裂缝与天然弱面的相互作用受原场地应力、已形成裂缝的诱导应力和裂缝尖端应力场的共同影响;天然弱面距预置裂缝距离小时能够诱导裂缝起裂并迅速取得扩展优势,距离大时能够诱导多裂缝扩展呈复杂形态;小角度天然弱面能够诱导附近裂缝快速扩展,角度为 90°时不影响缝间干扰.多天然弱面发育条件下,应力差低时易形成以天然弱面为主的缝网,应力差大时易形成较为简单的单一裂缝;天然弱面密度大、形态复杂时易形成缝网,地应力对缝网形态影响不大.工程应用表明,试验井水力压裂形成了覆盖待掘煤巷条带的缝网,日产气量已达 1 708 m3,且正处于产气量上升阶段,具有良好抽采前景.
关键词：煤巷条带顶板水平井瓦斯预抽天然弱面多裂缝扩展
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2024JC-YBMS-236)天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项重点资助项目(2022-2-TD-ZD007)中煤科工西安研究院(集团)有限公司顶层设计资助项目(2020XAYDC04-04)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 130-138 )
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