低渗透煤岩体水力压裂的数值模拟

建立了模拟低渗透煤岩体水力压裂裂纹扩展以及固液耦合作用的数学模型，并推导了该模型的数值解法，通过潞安矿务局王庄煤矿低渗透性３号煤层注水的实例分析，结果表明：水力压裂过程中，裂缝的宽度不随水压升高的而无限增大，所需的扩缝压力随裂缝增长而降低，这对于提高低渗透性煤岩体水力压裂的效果有重要的指导意义。     

煤岩体水力压裂增透技术工艺参数研究

为了解决低透气性煤层中的瓦斯预抽,以及增大有效抽采半径,在提高煤层透气性的同时改善瓦斯预抽效果,在李子垭南二井进行了水力压裂增透试验。在分析煤岩体水力压裂增透机理的基础上,结合现场试验数据,总结了影响水力压裂、增加煤层透气性的工艺参数,并确定了系统工艺参数和钻孔施工工艺参数的范围,可为今后推广水力化技术措施提供参考。     

基于震源扫描算法的水力压裂微震事件定位精度测试

为了掌握震源扫描算法的定位精度,分析了震源扫描算法的基本原理,选取山西某矿水力压裂微震数据,利用震源扫描算法,对一震源进行了示例定位,并测试了走时无误差和走时随机误差条件下的震源定位精度。基于震源扫描算法的定位基本可满足工程需要,在Z方向添加接收点,可进一步提高定位精度。     

基于扩展有限元法的煤岩体水力裂隙特征

为合理探究煤岩体水力裂隙相关特征,基于扩展有限元理论,建立煤岩体水力压裂模型,得出煤岩体的水力压裂裂隙特征.结果表明:前30 s裂隙应力场扩散速度最快,在30 s达最大值,随后以极大的速度降低,裂隙应力场向裂隙四周扩散直到注水结束后达到稳态且压强几乎无变化;水力裂隙整体和横截面均为椭圆形,孔隙宽度由中央向两端逐渐减小,...     

煤储层水力压裂技术新进展

概述了煤储层的物性特点,增透改造的发展历程,裂缝起裂、扩展、延伸等研究进展;介绍了国内外压裂装备现状,列举了国内主要产品;分析了重复、多层、薄层、通道、水力喷射逐层、体积压裂等新技术的特点;阐述了压裂液污染环境的形式。建议发展环保、区域化水力压裂技术,装备朝着国产化、自主创新型发展,争取使用清洁、环保型压裂液。     

煤岩体水力压裂过程视电阻率响应实验

为了探索水力压裂半径的有效考察手段,进行了小尺度煤岩体水力压裂过程视电阻率响应实验。分析了水力压裂过程视电阻率响应原理,建立了水力压裂视电阻率响应实验系统,在此基础上,研究了水力压裂过程煤岩体视电阻率的响应特征规律。研究表明,由于压力水的参与以及煤岩体自身结构的破坏能够引起内部电流场分布状态的改变,引起了煤岩体视电阻率的变化;水力压裂实验中,煤岩体视电阻率具有较好的响应,水力压裂影响区域煤岩体视电阻率会出现显著变小的现象;视电阻率在空间上的分布不是均匀的,试样不同位置的视电阻率在时间上的演化也不是同步的,视电阻率的响应与煤岩体内部裂隙及压力水的分布及演化密切相关。     

露天矿无线微震监测系统建设及应用分析

我国露天矿逐步进入深部凹陷开采阶段,高陡边坡数量日益增多,滑坡事故已成为露天矿安全生产的重大安全隐患,严重威胁矿山安全生产。微震监测技术作为一种覆盖全矿的有效边坡监测预警手段已被行业广泛认可。通过岩体微破裂感知、弱信号提取、无线传输、数据处理分析等技术形成了无线微震监测方案,在某露天矿完成了无线微震监测系统建设,采用长短时窗结合AIC方法实现了波形到时自动拾取,采用台网自动优选震源定位方法实现了震源自动定位,经爆破验证,台网内震源定位误差为8.15%,台网边缘震源定位误差为8.28%,满足某露天矿危险源震源定位精度要求,实时有效地保障了矿山安全生产。     

三山岛金矿新立矿区微震系统设计及应用

根据三山岛金矿新立矿区实际生产作业情况,布置了高灵敏度拾震传感器,搭建了微震监测系统平台,采用微震监测技术进行深部矿床地压监测;分析了拾取到时波形,在上位机进行了定位计算。系统建成以来,运行良好,提高了井下生产作业的安全性,有效地预防了井下岩爆突水事故的发生,取得了良好的经济效益和社会效益。     

煤岩体压裂损伤突变演化模型的研究

煤岩与其他普通岩石的力学性能明显不同。为了描述煤岩体压裂岩体突变形成裂缝以及裂缝的扩展问题,基于突变理论定义了损伤变量,并建立了岩体突变过程的能量释放计算模型。基于能量守恒原理,建立了突变后微裂缝扩展的能量方程。通过对黑龙江省鸡西煤矿张晨矿区西三采区煤样在不同压裂阶段缝内流体净压力和微裂缝扩展规律的观察分析,得到由于岩体物性参数不同微裂缝开始破裂的时间也不同,为后续裂缝演化内在混沌特征的研究提供了依据。     

焦坪矿区煤储层水力压裂施工工艺优化

通过对焦坪矿区煤储层的研究,发现煤储层具有煤阶低、厚度大、含气量低的特征,最小主应力场方向为北西-南东方向;利用Fracpro PT 2007三维压裂软件对煤层水力压裂施工中的施工排量、前置液量、砂比等施工工艺进行优化,分析了各个因素对压裂效果的影响,现场应用表明,大排量、大砂量、中砂比的施工工艺起到了明显的增产效果。     

岩体水力定向压裂技术的研究

水力压裂是高效破岩技术之一,在煤岩层增透、卸压控制等方向应用较多。但是,目前煤岩体定向压裂控制方向的研究相对较少。为突破常规煤岩体压裂限制,本文研究水力破岩压裂技术的可控性及适用性。为分析水力压裂的定向控制性,开展了理论和数值分析,理论分析和数值分析结果相一致,在λ<1时,起裂、扩展压力随λ增加而增加,在λ>1时起裂压力、扩展压力随λ增加而减小,主裂纹沿最大主应力方向扩展;在近似等围压条件,定向控制裂纹可以引导和控制破岩主裂纹的扩展,且定向控制裂纹与最大主应力的方位角越小,定向控制裂纹对主裂纹引导作用越明显。基于理论和数值分析结果,可知水力定向压裂技术具有较好的应用价值。     

微地震监测揭示的采场围岩空间破裂形态

中澳联合课题组采用微地震定位监测技术,观测和研究了煤矿长壁工作面围岩的空间破坏规律,分析得出：地层进入充分采动阶段前,岩层的破裂高度近似为采空区短边长度的一半;证实了采空区“见方”时顶板破裂高度达到最大值,且采场顶板容易来大压(异常压力),解释了国内外部分综采、综放采场支架压坏的岩层运动机理;根据微地震监测结果,提出了工作面长度为200—250m时底板破裂深度的估计曲线以及岩层离层与破裂的微地震显现的差异;初步描述了采场围岩空间破裂的形态,即在采空区周围顶、底板及四周煤体破裂后形成的三维空间破裂形态．     

Problems of the theory of hydraulic fracturing of a rock mass

G. V. Plekhanov Mining Institute, Leningrad. Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 6, pp. 108-120, November-December, 1991.     

桃山煤矿SOS微震监测系统建设及应用研究

介绍了16通道SOS微震监测系统的组成、工作原理、台网布置以及监测信息后处理,将该系统应用于桃山煤矿冲击地压监测预报,结果表明,SOS微震监测系统监测质量较好,能够对能量大于26J的矿震准确定位和能量计算,同时认为,强矿震往往出现在矿震能量、次数持续攀升或持续下降的阶段。     

微震监测技术在煤矿井下应用

介绍了微震监测技术原理,阐述了使用高精度防爆微震监测系统的井下测区布置、钻孔参数、检波器安装、监测系统标定、数据采集与处理的要点.微震监测技术已经在多个煤矿应用,并取得了很好的效果.     

煤分层沿层压裂钻孔始裂位置及发展过程分析

针对煤层瓦斯资源开采和抽放中煤层渗透率提高的问题，结合煤层自身具有的多分层性以及煤分层的多微裂隙性特点，利用弹塑性理论分析了煤分层中沿层水力压裂钻孔的致裂机理及力学条件，并利用Matlab程序进一步分析说明了始裂位置不仅取决于原岩应力状态．还取决于钻孔围岩中弱面的空间展布状态，得出了钻孔始裂总体表现为由表及里、由内至外、多方向多位置同时始裂和发展的3种情况，始裂位置取决于围岩内某点满足始裂条件的优先等级的结论，此结论有别千传统分新所得出的结果．     

水压致裂预防冲击地压的机理与试验

通过对水压致裂试验前后煤粉钻屑量、微震事件和煤体电磁辐射对比,发现水压致裂后,接近水压致裂段煤体的煤粉钻屑量减小非常明显,煤体电磁强度和脉冲数均明显下降,水压致裂过程中微震事件显著增多。结果表明：水力压裂能够有效降低煤岩冲击倾向性和煤岩体的强度,改变能量释放速度、形式以及支承压力的分布状态。     

微震监测系统在望峰岗矿的应用研究

望峰岗矿井通过"ESG"微震监测系统对512(5)工作面上覆岩层的微震活动实施全天候连续监测,根据对震源定位和能量分析,为煤与瓦斯突出的预警预报提供了新的手段.     

Development of a crack created by hydraulic fracturing in a compressed block structure rock

The authors estimated trajectory of a created crack in a block-structured rock mass during hydraulic fracturing, and analyzed effect of the parameters of the block medium and two-axis compression field on the main crack trajectory and on the opening of lineal segments of the crack.