針對(duì)煤礦堅(jiān)硬頂板垮落時(shí)易發(fā)生沖擊災(zāi)害,采用水力壓裂弱化堅(jiān)硬頂板技術(shù),現(xiàn)有的煤礦水力壓裂技術(shù)是在沿鉆孔徑向的平行于巖層層面機(jī)械割縫,注高壓水在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生水平定向裂縫,達(dá)到降低垮落巖層厚度、減小頂板強(qiáng)度的目的。其缺點(diǎn)是不能在巷道的指定位置按照一定方向斷裂。因此,提出沿鉆孔軸向垂直層面預(yù)制裂縫定向壓裂技術(shù)。本文以紫砂巖、石灰?guī)r為例,采用理論分析和真三軸物理模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)預(yù)制裂縫巖石水力壓裂裂縫的起裂和擴(kuò)展規(guī)律展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下:（1）基于線彈性斷裂力學(xué)分析了預(yù)制裂縫孔眼壁圍巖應(yīng)力狀態(tài)并建立了預(yù)制裂縫圓孔水力壓裂力學(xué)模型,以最大環(huán)向張應(yīng)力準(zhǔn)則為起裂判據(jù),分析了裂縫在地應(yīng)力場(chǎng)和高壓水作用下的起裂條件和起裂方向,給出了預(yù)制裂縫圓孔起裂壓力和起裂角的計(jì)算方法。通過(guò)理論計(jì)算結(jié)果與物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,證明該模型可以較好地預(yù)測(cè)預(yù)制裂縫巖石水力壓裂時(shí)的起裂壓力和起裂角。（2）采用真三軸壓裂實(shí)驗(yàn)裝置,研究了不同預(yù)制裂縫角對(duì)定向壓裂裂縫起裂與擴(kuò)展延伸的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:預(yù)制裂縫長(zhǎng)度5mm,水平應(yīng)力差2MPa時(shí),壓裂裂縫均從預(yù)制裂縫尖端處起裂,并受到應(yīng)力場(chǎng)的影響,逐漸向最大水平... 

【文章來(lái)源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水力壓裂數(shù)學(xué)模型與起裂參數(shù)
        1.2.2 水力壓裂實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 定向水力壓裂研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容
    1.4 本文的研究技術(shù)路線
第二章 砂巖預(yù)制裂縫水力壓裂起裂條件與準(zhǔn)則
    2.1 含預(yù)制裂縫圓孔應(yīng)力狀態(tài)分析
    2.2 含預(yù)制裂縫圓孔起裂準(zhǔn)則
    2.3 本章小結(jié)
第三章 預(yù)制裂縫角對(duì)裂縫起裂與擴(kuò)展規(guī)律的影響
    3.1 巖石力學(xué)參數(shù)的測(cè)定
        3.1.1 抗拉強(qiáng)度的測(cè)定
        3.1.2 斷裂韌度的測(cè)定
    3.2 預(yù)制裂縫試件的制備、實(shí)驗(yàn)裝置及方法
        3.2.1 試件制備
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)方案
        3.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟
    3.3 預(yù)制裂縫角對(duì)裂縫起裂的影響
        3.3.1 不同預(yù)制裂縫角壓裂過(guò)程中聲發(fā)射的時(shí)序特征
        3.3.2 預(yù)制裂縫角對(duì)起裂壓力與起裂角的影響
    3.4 預(yù)制裂縫角對(duì)壓裂裂縫形態(tài)與擴(kuò)展規(guī)律的影響
        3.4.1 預(yù)制裂縫角對(duì)壓裂裂縫形態(tài)的影響
        3.4.2 預(yù)制裂縫角對(duì)壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 預(yù)制裂縫長(zhǎng)度對(duì)裂縫起裂及擴(kuò)展規(guī)律的影響
    4.1 不同預(yù)制裂縫長(zhǎng)度定向壓裂實(shí)驗(yàn)方案
    4.2 預(yù)制裂縫長(zhǎng)度對(duì)裂縫起裂的影響
        4.2.1 不同預(yù)制裂縫長(zhǎng)度壓裂過(guò)程中聲發(fā)射時(shí)序特征
        4.2.2 預(yù)制裂縫長(zhǎng)度對(duì)起裂壓力與起裂角的影響規(guī)律
    4.3 預(yù)制裂縫長(zhǎng)度對(duì)壓裂裂縫形態(tài)與擴(kuò)展規(guī)律的影響
        4.3.1 預(yù)制裂縫長(zhǎng)度對(duì)壓裂裂縫形態(tài)的影響
        4.3.2 預(yù)制裂縫長(zhǎng)度對(duì)壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 不同巖性對(duì)裂縫起裂及擴(kuò)展規(guī)律的影響
    5.1 不同巖性定向壓裂實(shí)驗(yàn)方案
    5.2 不同巖性對(duì)裂縫起裂與擴(kuò)展的影響
        5.2.1 不同巖性對(duì)起裂位置的影響
        5.2.2 不同巖性壓裂過(guò)程中聲發(fā)射時(shí)序特征
        5.2.3 不同巖性對(duì)起裂壓力的影響規(guī)律
    5.3 不同巖性對(duì)壓裂裂縫形態(tài)與擴(kuò)展規(guī)律的影響
        5.3.1 不同巖性對(duì)壓裂裂縫形態(tài)的影響
        5.3.2 不同巖性對(duì)壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律的影響
    5.4 不同壓裂參數(shù)對(duì)起裂壓力和起裂角的敏感性研究
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論和展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的科研項(xiàng)目



本文編號(hào)：3462059