五阳矿低透气煤层水力压裂卸压增透技术研究及应用

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1、论文题目：五阳矿低透气煤层水力压裂卸压增透技术研究及应用专业：安全技术及工程硕士生：马瑞峰（签名）______________指导教师：李树刚（签名）______________许满贵（签名）______________摘要我国煤层普遍具有低透气性的特点，使得煤层瓦斯抽采效率低下，严重影响煤矿安全生产。针对五阳煤矿高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难题，提出了水力压裂卸压增透瓦斯抽采技术。采用理论分析、实验室分析和数值模拟方法对水力压裂裂缝起裂、扩展机理以及水力压裂卸压增透效应进行分析，在此基础上，结合五阳煤矿现场工业试验确定了合适的水力压裂技术工

2、艺参数，为五阳煤矿高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采提供了理论依据和技术支持。通过水力压裂理论分析阐明了裂缝起裂压力和裂缝长度的理论计算模型，结合煤岩全应力—应变过程渗透性试验揭示了水力压裂卸压增透作用机理；采用RFPA数值模拟方法研究了五阳煤矿水力压裂起裂压力和裂缝扩展延伸范围随地应力差和煤坚固性系数的变化规律；针对五阳煤矿地质条件选择现场工业试验地点，设计水力压裂试验方案，根据裂缝起裂理论计算模型和数值模拟结果设计水力压裂注水压力、注水时间、封孔方式和深度等工艺参数。通过现场工业试验，验证方案设计，考察瓦斯抽采效果。现场工业试验结果表明，水力压

3、裂卸压增透后，煤层透气性明显增大，压裂后瓦斯抽采浓度、流量显著提高，水力压裂卸压增透技术适用于五阳煤矿高瓦斯低透气性煤层，在总结理论分析、数值模拟和现场试验结果基础上，得出适用于五阳煤矿水力压裂的主要技术工艺参数。关键词：水力压裂；卸压增透；数值模拟；地应力差；瓦斯抽采研究类型：应用研究万方数据万方数据Subject:ResearchandApplicationonPressureReliefandPermeabilityIncreasinginLowPermeabilityCoalSeambyHydraulicFracturinginWu

4、YangCoalMineSpecialty:SafetyTechnologyandEngineeringName:MaRuifeng(Signature)Instructor:LiShugang(Signature)XuMangui(Signature)ABSTRACTCoalseamsinChinahavelowpermeabilitygenerally.Becauseofthis,gasextractionisinefficientandsafetyproductionisaffectedseriously.Accordingtogas

5、extractionprobleminhighgassyandlowpermeabilitycoalseamofWuYangCoalMine,thehydraulicfracturingisproposed.Basedontheoreticalanalysis,experimentanalysisandnumericalsimulation,fractureinitiation,propagationmechanismandeffectsofpressurereliefandpermeabilityincreasingwereanalyze

6、d.Combinedwithfieldtest,theparametersweredetermined.ThisresearchwillprovidetheoreticalbasisandtechnicalsupportforgasextractioninlowpermeabilitycoalseamofWuYangCoalMine.Throughhydraulicfracturingtheoryanalyzing,theoreticalcalculationmodeloffracturingpressureandfracturelengt

7、hweregotandcombinedwithexperimentofpermeabilityincompletestress-strainprocess,theeffectofpressurereliefandpermeabilityincreasingwasalsostudied.UsingRFPAnumericalsimulationsoftware,behavioroffracturingpressureandpropagationextensionchangingwithgroundstressdeviationandconsis

8、tentcoefficientwereresearched.Inaddition,thefieldtestlocationswerechosebasedongeologicalc