本文關鍵詞：水力壓裂防治沖擊地壓的應用研究

  更多相關文章： 特厚煤層 沖擊地壓 水力壓裂 數(shù)值模擬 微震監(jiān)測 鉆屑法

【摘要】：水力壓裂技術是防治沖擊地壓的有效手段之一。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實踐結合的手段,對深井特厚煤層條件下的沖擊煤層進行水力壓裂防沖實踐研究,得出以下主要結論：(1)理論分析了深井特厚煤層條件下沖擊地壓的形成原因,并分析了水力壓裂防治沖擊地壓的作用機理,系統(tǒng)分析了影響水力壓裂破裂效果的因素；(2)采用RFPA數(shù)值模擬軟件研究了不同地應力、不同鉆孔孔徑及不同鉆孔間距情況下水力壓裂裂縫的擴展情況,主要結論有：水力壓裂過程可劃分為壓裂前階段、形成微裂階段、破裂階段三個階段,采用擬合曲線的方法得出應力差與起裂壓力值兩者之間的關系,隨著應力差的增大,起裂壓力出現(xiàn)下降的趨勢,最終趨于0,即當應力差足夠大時,煤體在圍巖應力作用下就可以被壓裂；孔口破裂的水壓力隨著鉆孔直徑的增加而不斷減少,孔徑增大到一定程度后對降低孔口破裂水壓力的作用明顯減弱,模擬結果認為現(xiàn)場鉆孔孔徑應低于95mm,結合現(xiàn)場施工情況以及鉆機、鉆桿、鉆頭的配套使用,確定現(xiàn)場施工合理的鉆孔孔徑為65mm；數(shù)值模擬結果認為該工作面合理的鉆孔間距應為20m；(3)確定了現(xiàn)場的施工參數(shù)、施工工藝及施工設備,采用數(shù)值模擬方法進行鉆桿選型的研究;(4)采用微震、沖擊地壓應力在線監(jiān)測技術及鉆屑煤粉量,對水力壓裂防沖措施效果進行綜合監(jiān)測。監(jiān)測結果顯示：壓裂后,微震事件在頻次上有所降低,在能量上有所減少；應力均有所降低,應力峰值也得到一定程度的降低；鉆屑煤粉量均未超出極限煤粉量。表明水力壓裂可以起到良好的防沖效果。
【關鍵詞】：特厚煤層 沖擊地壓 水力壓裂 數(shù)值模擬 微震監(jiān)測 鉆屑法
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD324.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 沖擊地壓國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 水力壓裂國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術路線17-20
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 技術路線18-20
• 2 水力壓裂防治沖擊地壓的理論研究20-30
• 2.1 水力壓裂技術簡述20-21
• 2.2 水力壓裂機理的理論分析21-26
• 2.2.1 流固耦合作用下水力壓裂的作用機理21-25
• 2.2.2 水力壓裂防沖作用機理25-26
• 2.3 深井特厚條件下沖擊地壓的成因26-27
• 2.4 影響水力壓裂破裂效果的因素27-28
• 2.5 本章小結28-30
• 3 水力壓裂數(shù)值模擬30-46
• 3.1 不同地應力差對煤層水力壓裂的影響30-37
• 3.1.1 數(shù)值模擬方案模型30-31
• 3.1.2 模擬結果分析31-37
• 3.2 不同鉆孔孔徑下水力致裂裂縫擴展情況37-41
• 3.2.1 數(shù)值模擬方案37
• 3.2.2 模擬結果分析37-41
• 3.3 不同鉆孔間距條件下水力致裂裂縫擴展情況41-44
• 3.3.1 數(shù)值模擬方案42
• 3.3.2 模擬結果分析42-44
• 3.4 本章小結44-46
• 4 工程實踐46-68
• 4.1 工作面地質(zhì)條件46-50
• 4.1.1 工作面位置46
• 4.1.2 地質(zhì)條件46-47
• 4.1.3 工作面沖擊地壓危險性評價47-50
• 4.2 水力壓裂現(xiàn)場施工方案50-54
• 4.2.1 壓裂孔施工要求50-53
• 4.2.2 壓裂施工的安全技術措施53-54
• 4.3 水力壓裂現(xiàn)場施工設備選型54-59
• 4.3.1 鉆機54-56
• 4.3.2 鉆桿56-59
• 4.3.3 鉆頭59
• 4.3.4 注水泵59
• 4.4 水力壓裂施工效果監(jiān)測59-67
• 4.4.1 微地震監(jiān)測系統(tǒng)(BMS)59-61
• 4.4.2 沖擊地壓實時監(jiān)測預警系統(tǒng)(CRMS)61-63
• 4.4.3 鉆屑煤粉法監(jiān)測63-65
• 4.4.4 煤體含水率增量65-66
• 4.4.5 頂?shù)装逡平?/span>66-67
• 4.5 本章小結67-68
• 5 總結與展望68-70
• 5.1 總結68-69
• 5.2 存在的不足與展望69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-75
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果75

【相似文獻】

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本文編號：697305