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目前开采的低渗富瓦斯单一煤层多采用煤层卸压增透措施,加强瓦斯预抽,以达到防治煤矿瓦斯灾害,确保安全生产的目的。为提高低渗富瓦斯单一煤层的抽采效率,本文针对高压水射流辅助压裂技术,在阐明其增渗机理基础上,开展了压裂过程煤岩体应力分布及演化规律、煤体损伤破裂、裂纹萌生扩展的数值模拟分析;采用等效应力下的渗透率模型,分别研究了单孔高压水射流辅助压裂渗透场时空演化特征和高压水射流辅助压裂布孔间距对瓦斯渗流场时空演化的影响;进行了高压水射流辅助压裂工艺及装备配套优化,并开展了工业性试验验证。论文将高压水射流破岩过程划分为初始准备、破煤初始、主体和完结4个阶段,射流孔洞呈纺锤形,一般截面直径0.3m,长2-3m;高压水射流辅助压裂在水射流孔洞基础上,直观压裂孔腔提升了2个数量级,压裂裂缝广泛发育,主裂缝贯穿水射流的弹性-塑性区域,形成了增强型的压裂破裂区、弹性-塑性区,形成了扩大的“横三区”。基于RFPA、COMSOL Multiphysics等软件开展了高压水射流、水力压裂及辅助压裂数值模拟分析,揭示了高压水射流辅助压裂对煤岩体的卸压、增渗机理。结果显示,单孔高压水射流辅助压裂时,压力24MPa时在压裂孔腔周围萌生大量裂隙,尤其是孔腔两端面,呈现类椭圆状缝隙网络,影响范围18-20m;24m孔间距的双孔高压水射流辅助压裂稳定裂隙扩展压力为22MPa,压裂孔间裂缝发育充分,不存在空白带;单孔高压水射流辅助压裂时渗透率最大提高了160多倍,抽采100d后瓦斯压力降到0.74MPa以下,抽采达标的范围为18.5m;双孔孔距24m、34m和44m时渗透率分别提高了180多倍、140多倍和130多倍,两个孔中间轴线上的最大瓦斯压力在抽采100d后压力分别降到0.27MPa、0.61MPa和0.7MPa;综合分析认为,孔距34m效果最佳,即1.7倍的单孔压裂有效半径。论文提出了高压水射流辅助压裂耦合卸压增透的技术工艺,制定了12步施工流程和三级作业区域设置,开展了现场工业性试验及验证对比,效果良好。结果表明,高压水射流辅助压裂范围半径为20-25m,煤体破裂压力26-29.7MPa。在抽采时间100d后,一次瓦斯预抽率61%,煤孔段百米钻孔瓦斯抽采量由原来0.098m~3/min.hm提高到0.342m~3/min.hm,提高了250%;卸煤量达到了区域煤量的3.65‰;防突敏感性校检指标超标率降到5%,综合掘进效率提高到110m/月,煤层透气性系数提高了40-200倍。工程试验结果与前述数值模拟结果基本吻合。该论文有图98幅,表19个,参考文献271篇。