【摘 要】
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针对定量确定合理钻孔间距困难问题,基于损伤力学和多场耦合理论,建立了水力压裂和瓦斯抽采的煤层流固耦合模型,包括瓦斯和水运移场、应力场以及孔隙度、渗透率演化方程,并采
【机 构】
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辽宁工程技术大学矿业学院,河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室
【基金项目】
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国家重点研发计划(2016YFC0801407-2);国家自然科学基金项目(51674132);深部瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室开放基金项目(G201602);辽宁省自然科学基金项目(2015020614)
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针对定量确定合理钻孔间距困难问题,基于损伤力学和多场耦合理论,建立了水力压裂和瓦斯抽采的煤层流固耦合模型,包括瓦斯和水运移场、应力场以及孔隙度、渗透率演化方程,并采用Comsol联合Matlab求解,研究了不同钻孔间距时压裂和抽采过程中煤层弹模、损伤值、渗透率、瓦斯压力、抽采量和压裂贯通时间的变化规律。结果表明:耦合模型可较准确地模拟煤层水力压裂和瓦斯抽采过程;压裂贯通时间与钻孔间距呈指数增长关系;在马堡煤矿,当钻孔间距为4~8 m时,压裂损伤区在抽采孔贯通,渗透率呈"n"型曲线,瓦斯抽采后,瓦斯压力迅速下降,抽采有效区随间距的增加而增大;当钻孔间距为9~12 m时,压裂损伤区未贯通,煤层渗透率呈"m"型曲线,抽采有效区随间距的增加而减小,与间距4~8 m相比,瓦斯抽采量较小。
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