煤礦中的堅硬厚煤層綜放開采、堅硬頂板控制、沖擊礦壓、低滲透性煤層瓦斯抽采、煤與瓦斯突出等問題一直以來嚴重影響著礦井的安全生產(chǎn)。煤巖體定向水力致裂技術(shù)是解決這些問題的有效措施之一。水壓裂縫的擴展是水力致裂的重要研究內(nèi)容。本文采用物理實驗、理論分析、數(shù)值模擬等方法對定向起裂后水壓裂縫的轉(zhuǎn)向擴展問題進行了研究。應(yīng)用大尺寸真三軸水力致裂實驗系統(tǒng)以及RFPA3D-Flow數(shù)值模擬軟件進行了定向水力致裂水壓裂縫的轉(zhuǎn)向擴展基本規(guī)律研究。結(jié)果表明:在定向水力致裂過程中,水壓裂縫一般能夠沿預(yù)割縫邊緣起裂,但是起裂方向往往與預(yù)割縫所在的平面有一定的夾角。水壓裂縫沿預(yù)割縫邊緣起裂后,其擴展方向會慢慢朝著最大主應(yīng)力1σ所在的方向旋轉(zhuǎn),最終旋轉(zhuǎn)到與最大主應(yīng)力平行的方向,之后其擴展方向基本保持不變。水壓裂縫轉(zhuǎn)向擴展的快慢與距離決定了定向水力致裂水壓裂縫的有效擴展范圍,進而影響煤巖體結(jié)構(gòu)定向改造的效果�；谒畨毫芽p轉(zhuǎn)向擴展基本規(guī)律的物理實驗和數(shù)值模擬研究,采用最大拉應(yīng)力準則,提出了水壓裂縫轉(zhuǎn)向擴展的宏、細觀概念模型,建立了水壓裂縫轉(zhuǎn)向擴展的力學(xué)模型。水壓裂縫的轉(zhuǎn)向擴展可以看作是以下過程:在裂縫尖端局部應(yīng)力場的作用下,...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1大尺寸真三軸水力致裂實驗系統(tǒng)

鉆孔周圍的應(yīng)力場分布復(fù)雜且變化較大。此外，煤巖體是節(jié)理裂隙質(zhì)，完整性差。以上這些因素對水壓裂縫空間轉(zhuǎn)向擴展的結(jié)果影響著煤巖體定向水力致裂的實施效果。目前，對水力致裂現(xiàn)場試驗段十分有限，觀測難度較大，不利于定性和定量分析水壓裂縫空間影響因素。為了深入掌握巖石定向起裂后水壓裂縫的轉(zhuǎn)向....

圖2-2彎曲封孔器Figure2-2Bendingholepacker

鉆孔中進行割縫，進行定向預(yù)割縫水力致裂的物理模擬實驗，掌握定向水力致裂水壓裂縫的轉(zhuǎn)向擴展基本規(guī)律。采用邊長為500mm×500mm×500mm的水泥砂漿（模擬巖試塊由32.5號水泥和篩選后的細沙澆筑而成，澆筑的質(zhì)量配沙：水泥：水），兩天后拆除試塊模具，拆除模具....

圖2-3模擬預(yù)割縫圓盤Figure2-3Discstosimulateprefabricatedslot

圖2-3模擬預(yù)割縫圓盤Figure2-3Discstosimulateprefabricatedslot圖2-4帶有預(yù)割縫圓盤的封孔器Figure2-4Holepackerwithprefabricatedslot制作500mm×500mm×....

圖2-4帶有預(yù)割縫圓盤的封孔器Figure2-4Holepackerwithprefabricatedslot

圖2-4帶有預(yù)割縫圓盤的封孔器Figure2-4Holepackerwithprefabricatedslot制作500mm×500mm×500mm水泥砂漿試塊兩個，試塊C-1徑100mm模擬定向預(yù)割縫圓盤的彎曲封孔器。為了防止水泥盤內(nèi)部，澆筑....

本文編號：4016253