豫西软煤围岩水力破裂卸压增透技术研究与应用

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1、工程硕士专业学位论文豫西软煤围岩水力破裂卸压增透技术研究与应用ResearchandApplicationofTheTechnologyofPressureReliefandAntireflectionFracturinginSoftCoalSeamRockinWestHenan作者：金文广校内导师：陈学习教授校外导师：王松峰高工华北科技学院二零一五年六月中图分类号X9学校代码11104UDC密级公开华北科技学院工程硕士专业学位论文豫西软煤围岩水力破裂卸压增透技术研究与应用ResearchandA

2、pplicationofTheTechnologyofPressureReliefandAntireflectionFracturinginSoftCoalSeamRockinWestHenan作者金文广校内导师陈学习校外导师王松峰申请学位工程硕士专业学位培养单位研究生处学科专业安全工程研究方向煤矿瓦斯防治答辩委员会主席周心权评阅人陈鹏、徐景德二○一五年六月论文审阅认定书研究生金文广在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，

3、论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。校内导师签字：校外导师签字：年月日致谢在论文完稿之际，首先衷心感谢我的导师陈学习教授！师从三载，得到了恩师全方面的指导和培养，是他把我带进了神圣的科研殿堂，给予了我学术生命，在这份厚重的师生情谊面前，谨对恩师送上我最真挚的感谢和祝福！陈学习教授也是我的本科老师，陈老师国际化的学术视野、高屋建瓴的学术见解、务实创新的科研作风和宽厚待人的高尚品德，对我的科研道路乃至人生道路都产生了重要影响

4、。在此祝敬爱的恩师身体健康，万事如意！感谢顾小翠老师、齐黎明老师、陈绍杰老师、许海涛老师、李昊老师、康庆涛在科研实践和论文写作中的指导和帮助！感谢胡华磊硕士、程琛硕士、孙晓磊硕士等同级生几年来在生活和学习上共同度过的美好时光！感谢徐永硕士、毕瑞卿硕士、张彦克硕士、顾飞飞硕士、葛须宾硕士、王伟硕士、胡金涛硕士、张虎硕士、张亮硕士、张凯硕士、赵嵘硕士、吉丹妮硕士等师弟和师妹对我这个师兄工作的支持，在此向他们表示诚挚的谢意，祝他们都有一个美好的前途！感谢郑煤集团李中州主任、告成矿高国栋副矿长等在现场试验

5、和资料收集过程中给予的大力支持。感谢所引用参考文献的作者们，他们卓有成效的研究成果，为我的论文提供了坚实的研究基础！特别感谢我的父母，他们含辛茹苦，无私付出，使我能够顺利完成学业，他们的恩情我将永远铭记！感谢我所有亲人对我学业的支持和帮助！感谢各位专家、教授在百忙之中审阅本文，热切希望得到您的指教！摘要本文针对豫西“三软”煤层对煤层直接压裂卸压增透效果不理想的问题，提出了软煤围岩水力破裂卸压增透技术，主要通过底板割缝导向控制压裂的方法对软煤围岩进行透气性改造，大大提高了软煤层透气性与抽采效率。利用

6、理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法，对典型豫西煤矿的水力压裂起裂压力、影响半径等因素进行了深入系统的研究，得出了以下研究成果：（1）提出了软煤底板割缝导向压裂技术，分析了底板割缝导向压裂的技术原理。该技术通过对软煤底板进行导向割缝从而控制起裂位置并扩大压裂影响半径，利用底板压裂孔内横槽与压裂孔周围控制孔的共同定向作用对压裂钻孔进行定向水力压裂。（2）对典型豫西软煤煤岩样进行了力学性能测试，得到了基本力学特性参数。所测得的结果为后续的数值模拟工作提供了计算依据。2D（3）利用RFPA-flow

7、软件，对比分析了传统顺层压裂与底板导向割缝压裂针对软煤层时的压裂效果，结果表明，对“三软”煤层进行水力压裂增透措施时，底板压裂的卸压增透效果更明显。（4）在软煤底板割缝导向压裂数值模拟中，建立了符合现场底板压裂环境的数值模型，对软煤底板压裂过程进行了数值试验，揭示底板破坏、裂隙萌生发展直至贯通的整个过程。研究了钻孔周边最大主应力、钻孔水压力等参数的分布与演化，得出了在现场条件下，底板割缝导向控制压裂技术的数值模拟压裂半径为10米。而传统顺层压裂的数值模拟压裂半径为5米。（5）在进行底板压裂措施后，

8、瓦斯抽采浓度和抽采纯量都有了大幅度提高，压裂孔瓦斯抽采浓度平均值44.02%以上，最大瓦斯抽采浓度提高了8.429倍，单孔日平均抽放量提高了48.87倍，卸压增透效果显著。该论文有图43幅，表10个，参考文献71篇。关键词：软煤围岩；水力破裂；导向割缝；卸压增透；瓦斯抽采IAbstractThisthesisismainlyfocusontheeffctoffracturingtoimprovepermeabilityandextractioninthreesoftcoalseam