坚硬顶板定向水力压裂切顶机理及应用_中国煤炭行业知识服务平台

坚硬顶板定向水力压裂切顶机理及应用

作者

杨洪增刘连伏任伟卢志敏
单位

国家能源充填采煤技术重点实验室河北煤炭科学研究院有限公司河北充填采矿技术有限公司河北省充填采煤技术创新中心冀中能源集团有限责任公司
摘要

为促进顶板及时垮落，保证安全生产，在恒晋煤业E9105工作面开展了坚硬顶板定向水力压裂切顶技术的研究。根据断裂力学理论，建立了地应力和水压力共同作用下的裂纹扩展力学模型，推导得出了Ⅰ型、Ⅱ型复合裂纹扩展的强度因子计算公式。基于最大周向拉应变准则，分析了裂纹的起裂条件和起裂规律。结果表明，当原始裂纹方向平行或垂直于σ1的方向时，裂纹为自相似扩展。随着水压的增大，开裂角逐渐减小，裂纹主要为Ⅰ型扩展。结合E9105工作面的地质情况，计算了水压的大小，并与实际相差较小。该技术的应用明显减小了来压步距，降低了支架工作阻力，可为类似条件下的顶板控制提供参考。
关键词

坚硬顶板定向水力压裂强度因子裂纹扩展开裂角工作阻力来压步距
基金项目(Foundation)

河北省重点研发计划项目(22375422D)；
文章目录

1 工程概况
1.1 地质生产条件
1.2 存在的问题
1.3 切顶方式的确定
2 水力压裂切顶机理分析
2.1 力学模型建立
2.2 强度因子计算
3 现场应用
3.1 注水压力的确定
3.2 钻孔布置
3.3 系统组成
3.4 施工工艺
4 应用效果分析
4.1 注水压裂记录
4.2 钻孔窥视情况
4.3 工作面来压情况
4.4 风巷变形情况
5 结论
DOI

10.19389/j.cnki.1003-0506.2024.09.045
引用格式

[1]杨洪增,刘连伏,任伟,等.坚硬顶板定向水力压裂切顶机理及应用[J].能源与环保,2024,46(09):281-286.

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