孔隙压力作用下煤岩破裂及声发射特性的数值模拟

运用嵌入孔隙压力的岩石破裂过程分析RFPA2D系统,对孔隙压力作用下煤岩的变形强度特性进行了数值试验研究。数值试验结果表明,在孔隙压力一定时,随着围压的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度都随之增高;而当围压一定时,随着孔隙压力的增加,煤岩的杨氏模量、抗压强度则稍有降低,而且峰值强度后的应力-应变曲线有呈现脆性的趋势。此外数值模拟还研究了不同围压及孔隙压力作用下煤岩的声发射特性。

低透气性煤层松动爆破增透机理数值模拟研究

运用RFPA2D-Flow固气耦合系统模拟了松动爆破抽放低透气性煤层内瓦斯的过程,解释了爆破松动是增加低透气性煤层透气性的有效途径,本文对松动爆破前后抽放过程中煤层内瓦斯压力和瓦斯渗流场的变化规律进行了数值模拟对比,为进一步理解瓦斯抽放、松动爆破增透机理等提供理论基础和科学依据。

锦屏一级左岸岩体渗透特性的数值模拟研究

基于RFPA^(2D)-Flow软件,并结合现场压水试验,从表征单元体积(REV)及渗透张量入手,对裂隙岩体的渗透特性进行数值模拟研究。以锦屏一级水电站左岸岩体为例,基于岩体裂隙几何特征,运用蒙特卡罗方法生成岩体裂隙网络模型;模拟计算不同尺寸不同方向上的等效渗透系数,依据类常量与类张量特性初步确定裂隙岩体渗透表征单元体积(REV)及渗透张量,再结合现场压水试验结果修正渗透张量。随着模型尺寸的增大,岩体的渗透性逐渐趋于稳定,表征单元体尺寸的大小约为迹长的4倍,表明基于RFPA^(2D)-Flow数值模拟并结合压水试验确定裂隙岩体渗透张量和REV的方法合理有效。

浅埋顺槽难垮顶板水力压裂技术研究

针对新疆某煤矿143运输顺槽生产过程中端头支架后部顶板悬顶25 m左右不垮、上隅角瓦斯超限等问题,提出了采用水力压裂弱化方式处理顺槽难垮顶板。根据B_(4)^(2)煤层和顶板岩石物理力学特征,利用RFPA^(2D)-Flow模拟软件对顶板水力压裂孔壁周围岩体应力分布规律、最大主应力同压裂孔距离的关系进行了数值模拟,确定了水力压裂卸压设计的参数和工艺,并在143运输顺槽进行了水力压裂技术现场试验。结果表明:实施水力压裂后,143运输顺槽端头支架后部顶板能够随工作面推进充分垮落,上隅角瓦斯浓度在正常范围内。水力压裂技术在该煤矿的成功实施,为新疆准南煤田B_(4)^(2)煤层顺槽难垮顶板控制提供了参考价值。

不同角度穿层钻孔高压水力压裂影响范围研究

为了分析不同角度穿层钻孔高压水力压裂影响范围及压裂效果,通过理论分析及现场实测,利用RFPA^(2D)-Flow数值模拟软件,构建与煤层夹角为17°、20°、21°和26°的底板穿层钻孔的水力压裂模型,并利用RFPA^(2D)-Flow数值模拟软件对4种角度穿层钻孔水力模拟的压裂效果进行对比。对比结果表明:不同角度水力压裂对压裂影响范围有所不同,钻孔与煤层夹角越大,水力压裂影响范围越大;压裂区域的单孔平均抽采浓度增大3.8倍,单孔平均抽采纯量增大9倍,抽采效果得到明显改善。