突出煤层水力压裂数值模拟与均匀卸压研究

"本文主要研究了煤层水力压裂在均匀卸压过程中的数值模拟，以提高煤矿安全生产。通过对焦作演马庄煤矿的工程背景分析，利用RFPA2D-flow软件建立了单孔和双孔水力压裂的数值模型，深入探讨了突出煤层在压裂过程中的渗流场、应力场和裂隙场动态演变特性。" 在水力压裂过程中，单孔压裂会导致煤体在垂直于主裂隙方向两侧形成不完全对称的应力降低区域，而在水平方向上，裂隙尖端会出现应力集中区。这表明单孔压裂可能会导致局部应力分布不均，不利于整体的煤层卸压。而采用双孔压裂，则能在主裂隙扩展过程中形成应力集中带，通过在该区域内制造更多裂隙，使得两孔间的煤体得到更充分破碎，从而实现更为均匀的卸压效果。 文章还提到了不同煤层的突出危险性临界值分析。对于突出煤层的瓦斯压力和瓦斯含量临界值，并非所有煤层都遵循统一的标准。部分煤层的瓦斯压力和瓦斯含量临界值低于《规定》给出的标准，这提示我们在进行防突措施时，需针对具体煤层特性进行评估。瓦斯压力临界值可以通过公式pmin=5（0.1+0.17VfΔp）计算，其中Δp表示煤层的瓦斯放散初速度，f是煤的坚固性系数，V是煤的挥发分。瓦斯含量临界值Wmin则可以通过A pmin姨的关系来确定。这些公式可用于考察不同突出煤层的突出临界值。 此外，文章指出，低于《规定》给定值的煤层在采取防突措施时应特别谨慎，因为它们可能具有更高的突出风险。作者还引用了多篇相关文献，强调了煤岩瓦斯动力灾害的发生机理、地应力对突出强度的影响、煤层突出危险性的预测和鉴定等问题，这些都是理解和控制煤层水力压裂过程中安全问题的关键。 煤层水力压裂技术的应用需要结合数值模拟和实际工况，考虑煤层的物理特性、瓦斯压力和含量等因素，以确保压裂过程的安全性和有效性。同时，对不同煤层的突出危险性临界值进行细致研究，是预防煤与瓦斯突出事故的重要手段。