煤層水力致裂增透是低透氣性煤層瓦斯抽采、突出煤層消突的有效技術(shù)途徑，特別是對于單一低透煤層。本文以含瓦斯煤層水力致裂驅(qū)趕為研究對象，基于大量的實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)，并結(jié)合理論分析等研究方法對低透煤層水力致裂增透與驅(qū)趕瓦斯效應(yīng)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，具有重要理論意義和廣泛工程應(yīng)用前景。通過掃描電鏡、壓汞實(shí)驗(yàn)和親水性實(shí)驗(yàn)等研究了煤層孔隙裂隙結(jié)構(gòu)特征。煤層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由節(jié)理－割理與層理－微裂隙－孔隙四級空間結(jié)構(gòu)體系組成。煤層質(zhì)軟、瓦斯的吸附解吸效應(yīng)、天然裂縫發(fā)育等因素導(dǎo)致煤體水力致裂變得復(fù)雜。薛湖煤礦二2煤層裂隙比較發(fā)育，絕大多數(shù)裂隙寬度在1¹0μm之間，孔隙率平均為4.73%，接觸角平均51.15°，潤濕性好；孔隙體積主要由微孔構(gòu)成，小孔次之；表面積構(gòu)成主要由微孔貢獻(xiàn)構(gòu)成�？紫堵蚀�，骨架分維數(shù)會降低，逾滲分維數(shù)增加。煤的潤濕性影響毛細(xì)管壓力大小，進(jìn)而影響含瓦斯煤層水力致裂增透抽采過程中水和瓦斯兩相不混溶流體在孔隙裂隙系統(tǒng)中流動的界面壓力差。采用真三軸水力致裂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了煤體水力致裂的裂縫擴(kuò)展規(guī)律。水壓裂縫的形態(tài)整體呈橢圓形態(tài)擴(kuò)展，水壓裂縫的擴(kuò)展方向平行于最大主應(yīng)力方向。最大主... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：182 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

井下煤層的層理與割理Fig.2-1Beddingandcleatofcoalseam

（a） （b）圖 2-2 煤體的割理形態(tài)Fig. 2-2 Cleat morphology in coal2.2 微裂隙發(fā)育特征的掃描電鏡觀測（Micro crack observation bstereoscan）實(shí)驗(yàn)設(shè)備為 FEI 公司生產(chǎn)的型號為 QuantaTM250 環(huán)境掃描電子顯微鏡，如圖 2-3 。該設(shè)備可在高真空、低真空、超低真空環(huán)境下對導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體進(jìn)行無噴電層直接分析表征，也可在數(shù)千帕條件下進(jìn)行含水、有氣樣品的原始形貌觀測表征體和樣品之間相互作用的原位觀測研究。其主要技術(shù)指標(biāo)為高真空模式分辨率3.0nm @30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤8nm@3kV(SE)。低真空模式分辨率：≤3.0n30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤10.0nm@3kV(SE)。環(huán)境真空模式分辨率：≤3.5n

（a） （b）圖 2-2 煤體的割理形態(tài)Fig. 2-2 Cleat morphology in coal2.2 微裂隙發(fā)育特征的掃描電鏡觀測（Micro crack observation stereoscan）實(shí)驗(yàn)設(shè)備為 FEI 公司生產(chǎn)的型號為 QuantaTM250 環(huán)境掃描電子顯微鏡，如圖 2-3 。該設(shè)備可在高真空、低真空、超低真空環(huán)境下對導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體進(jìn)行無噴電層直接分析表征，也可在數(shù)千帕條件下進(jìn)行含水、有氣樣品的原始形貌觀測表征體和樣品之間相互作用的原位觀測研究。其主要技術(shù)指標(biāo)為高真空模式分辨率3.0nm @30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤8nm@3kV(SE)。低真空模式分辨率：≤3.0n30kV(SE)；≤4.0nm@30kV(BSE)；≤10.0nm@3kV(SE)。環(huán)境真空模式分辨率：≤3.5n端割理

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤體固液耦合的結(jié)構(gòu)及滲透性演變規(guī)律[J]. 程慶迎,黃炳香,李增華,付軍輝,王龍飛.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2012(03)
[2]煤巖體水力致裂理論及其工藝技術(shù)框架[J]. 黃炳香,程慶迎,劉長友,魏民濤,付軍輝.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2011(02)
[3]基于NMR和X-CT的煤的孔裂隙精細(xì)定量表征[J]. 姚艷斌,劉大錳,蔡益棟,李俊乾.  中國科學(xué):地球科學(xué). 2010(11)
[4]基于顯微CT試驗(yàn)的巖石孔隙結(jié)構(gòu)算法研究[J]. 李建勝,王東,康天合.  巖土工程學(xué)報(bào). 2010(11)
[5]不同卸圍壓速率下深埋大理巖卸荷力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J]. 邱士利,馮夏庭,張傳慶,周輝,孫峰.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2010(09)
[6]溫度對褐煤滲透特性影響的試驗(yàn)研究[J]. 胡耀青,趙陽升,楊棟,康志勤.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2010(08)
[7]煤樣力學(xué)特性與內(nèi)部裂隙演化關(guān)系CT實(shí)驗(yàn)研究[J]. 毛靈濤,安里千,王志剛,石鵬,商雅楠.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(03)
[8]煤巖結(jié)構(gòu)多尺度各向異性特征的SEM圖像分析[J]. 宮偉力,李晨.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2010(S1)
[9]近距離上保護(hù)層開采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化[J]. 王海鋒,程遠(yuǎn)平,吳冬梅,劉洪永.  煤炭學(xué)報(bào). 2010(04)
[10]煤層氣儲層微觀結(jié)構(gòu)特征及研究方法進(jìn)展[J]. 李相臣,康毅力.  中國煤層氣. 2010(02)

博士論文
[1]煤巖體水力致裂弱化的理論與應(yīng)用研究[D]. 黃炳香.中國礦業(yè)大學(xué) 2009
[2]P波方位AVO理論及煤層裂隙探測技術(shù)[D]. 陳同俊.中國礦業(yè)大學(xué) 2009
[3]煤層氣吸附解吸機(jī)理研究[D]. 馬東民.西安科技大學(xué) 2008
[4]水力壓裂多裂縫基礎(chǔ)理論研究[D]. 羅天雨.西南石油大學(xué) 2006



本文編號：3590014