煤岩水力压裂有效影响范围及其制约因素实验研究

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1、0全日制硕士专业学位论文煤岩水力压裂有效影响范围及其制约因素实验研究申请人姓名：谷志鹏指导教师：张瑞林学位类别：工学硕士专业名称：安全科学与工程研究方向：瓦斯灾害预测与防治河南理工大学安全科学与工程学院二O一五年六月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：煤岩水力压裂有效影响范围及其制约因素实验研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相

2、关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月中图分类号：TD712密级：公开UDC：622单位代码：10460煤岩水力压裂有效影响范围及其制约因素实验研究TheExperim

3、entalStudytotheEffectiveScopeandrestrictingfactorsofHydraulicFracturinginCoalandRockSeam申请人姓名谷志鹏学位类别工学硕士专业名称安全科学与工程研究方向瓦斯灾害预测与防治导师张瑞林职称教授提交日期2015年4月答辩日期2015年6月河南理工大学致谢时光飞逝，转眼间，我的研究生生涯即将接近尾声，在河南理工大学安全与科学学院度过了整整三年的春秋。昔日老师的谆谆教导和结下深厚友谊的同学们的灿烂笑容依然历历在目，即将告别学生生活，即将离开培育我三年的母校，老师的辛勤培育和同学们的深情厚谊使我久久不

4、能忘怀。本论文的撰写是在我的导师张瑞林教授的悉心叮嘱和精心指导下完成的。张瑞林教授在繁忙的教学科研之余，对论文的选题、研究内容的构思、研究路线的构建以及文章的撰写等方面倾注了大量的心血和汗水。导师渊博的学识、严谨踏实的治学之风、高瞻远瞩的科研视野、开拓进取的创新精神早就深深的感染了我，激励着我，是我终生学习的榜样。在与张老师亦师亦友朝夕相处的日子里，您在生活、学习等各个方面都给予我无微不至的关怀与帮助，对我恩重如山，我终生难忘！在文章完成的时刻，谨以此文向我的导师张瑞林教授致以最真挚的感谢和最衷心的祝愿！论文的撰写过程中我还受到很多老师的无私帮助，在此非常感谢河南工程学院的

5、田坤云老师、王振江老师等，他们给我提供了很多学习和生活上的帮助。在此也非常感谢我的师兄弟们在学习和生活上的对我的关怀和帮助，尤其感谢张智峰师兄在矿上实验过程中给予的无私帮助。无论是论文写作还是生活和学习过程中，正是有了他们的存在，才使得我的研究生生活如此丰富多彩，在这里也衷心的祝愿他们在未来的工作、生活中一路顺风。本论文的研究是在国家自然科学基金项目（51174082）和河南省科技攻关项目（132102210485）的资助下完成的。感谢在新安矿和临涣矿实验期间李书文矿长等各位领导和工作人员的大力支持和帮助。感谢本文撰写过程中引用到相关文献的各位作者和编著者。感谢论文内审、外

6、审、预答辩等环节中的各位评阅专家对本论文的修改和完善提出的宝贵意见，真诚期待专家、教授们的斧正和指导。摘要煤岩水力压裂是卸压增透并有效提高本煤层瓦斯抽采效果的一种先进技术，是预防煤与瓦斯突出灾害、切实保障煤矿安全生产的可行性措施。但由于该技术在以往的实施过程中，不能明确判定且掌握注入煤岩体内高压水的流动方向和范围及其制约因素，从而导致水力压裂的执行效果具有极大的不确定性和不可控性，难以实现预期效果；甚至由于未能及时了解高压水积聚区造成新的应力集中带，并采取有效的技术措施予以排除，给后期的采掘作业留下新的安全隐患。因此，研究煤岩水力压裂高压水在煤岩中的流动范围及其制约因素，对

7、于合理指导水力压裂技术顺利实施且确保安全生产具有比较重要的理论和实践意义。本文基于瞬变电磁的工作原理，分析了利用电磁波探测煤岩水力压裂过程中高压水的流动方向和扩展范围的可行性。分别在义煤集团新安矿14230工作面和淮北矿业集团临涣矿Ⅰ13采区回风大巷的水力压裂过程中进行了实验研究。通过对实验区域水力压裂前后煤层及其顶板二次电磁场变化规律的探测和分析，确定了煤岩体遭受水力压裂后高压水沿煤层走向、倾向以及法向的流动方向和影响范围；同时在实验工作面不同位置采取多组煤样，通过测定煤样含水率来验证瞬变电磁法探测结果的可靠性。