深部高应力低渗煤层瓦斯抽采过程中，煤岩体的压实与扩容、力学性能劣化、压裂缝网改造效果以及渗流演化特性与真三轴环境下煤岩体的有效应力(σeij=σij-αijp，αij为有效应力系数)密切相关，定量有效应力效应的关键是确定αij的各向异性特性。本文研究了不同深浅部应力状态下CO2压裂过程中煤岩的各向异性有效应力系数演化特性及増渗效果评估。结果表明，在CO2压裂作用下，煤岩的αij会在压裂诱导损伤进程中表现出各向异性，随损伤程度增大表现出均匀的增幅，αij的各向异性也随之增加，并始终存在α1＞α3＞α2。三向初始应力的升高限制了致裂裂缝的扩展，初始致裂条件下高应力状态的αij要低于低应力。对于不同致裂方向，初始损伤阶段表现出α面割理>α端割理>α层理，随着压裂进程，α层理比α端割理与α面割理展现出了更大的增幅，说明沿层理面分布的天然裂隙在高压气体驱动作用下更容易扩展。CO2压裂煤时产生的拉应力作用可以激活尖端裂隙，并结合层理、割理面发生裂隙偏转，形成剪切或拉剪复合裂缝网络，可提升渗透率与瓦斯抽采效果。但在高地应力条件下瓦斯抽采效果会变差，沿割理方向致裂时渗透率提升要好于垂直层理。基于Kirsch应力叠加原理与拉应力准则建立了CO2压裂时煤岩的破裂压力预测模型，并分析了αij对煤岩破裂压力与裂缝扩展准则的作用。在中等压差条件下，忽略αij会显著高估气体压力抵消主应力的作用，导致计算变形小于实际变形；考虑αij的有效应力避免了对煤层稳定性的低估，在现场瓦斯抽采时可适当加大二氧化碳致裂压力，增加瓦斯抽采量，有效提高矿井瓦斯治理水平。

0引 言
1实验样品及方案
1.1实验样品及装置
1.2 基于变形定律的有效应力系数算式推导
1.3实验程序及方案
2煤岩各向异性有效应力系数演化规律
2.1各向异性应变及变形模量演化规律
2.2各向异性有效应力系数演化规律
3压裂过程中煤岩裂隙扩展规律及增渗效果评估
3.1煤岩裂隙扩展规律及揭示弱面结构作用
3.2有效应力系数对煤岩破裂压力以及裂缝扩展的影响
3.3压裂前后渗透率变化分析
3.4有效应力系数对现场压裂抽采瓦斯的影响
4结 论

余北辰,刘应科,张东明,等.气压致裂作用下煤岩各向异性有效应力系数演化及增渗效果研究[J/OL].煤炭学报,1-16[2025-03-25].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.1439.