水力压裂防治冲击地压的应用研究

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水力压裂技术是防治冲击地压的有效手段之一。本文采用理论分析、数值模拟和现场实践结合的手段,对深井特厚煤层条件下的冲击煤层进行水力压裂防冲实践研究,得出以下主要结论:(1)理论分析了深井特厚煤层条件下冲击地压的形成原因,并分析了水力压裂防治冲击地压的作用机理,系统分析了影响水力压裂破裂效果的因素;(2)采用RFPA数值模拟软件研究了不同地应力、不同钻孔孔径及不同钻孔间距情况下水力压裂裂缝的扩展情况,主要结论有:水力压裂过程可划分为压裂前阶段、形成微裂阶段、破裂阶段三个阶段,采用拟合曲线的方法得出应力差与起裂压力值两者之间的关系,随着应力差的增大,起裂压力出现下降的趋势,最终趋于0,即当应力差足够大时,煤体在围岩应力作用下就可以被压裂;孔口破裂的水压力随着钻孔直径的增加而不断减少,孔径增大到一定程度后对降低孔口破裂水压力的作用明显减弱,模拟结果认为现场钻孔孔径应低于95mm,结合现场施工情况以及钻机、钻杆、钻头的配套使用,确定现场施工合理的钻孔孔径为65mm;数值模拟结果认为该工作面合理的钻孔间距应为20m;(3)确定了现场的施工参数、施工工艺及施工设备,采用数值模拟方法进行钻杆选型的研究;(4)采用微震、冲击地压应力在线监测技术及钻屑煤粉量,对水力压裂防冲措施效果进行综合监测。监测结果显示:压裂后,微震事件在频次上有所降低,在能量上有所减少;应力均有所降低,应力峰值也得到一定程度的降低;钻屑煤粉量均未超出极限煤粉量。表明水力压裂可以起到良好的防冲效果。
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