复合坚硬顶板水压裂缝扩展过程研究

来源：中国安全科学学报杂志2017年第4期北京时间：

作者：王海洋, 于斌, 夏彬伟, 龚涛, 张睿

单位：1 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400030；2 大同煤矿集团有限责任公司,山西 大同 037003；3 中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037

摘要：为研究复合坚硬顶板的水压裂缝扩展过程,建立相应扩展模型,对水压裂缝的扩展机制和扩展模式进行理论分析,以大同矿区复合坚硬顶板为研究对象,采用岩石损伤破裂过程渗流-应力耦合分析系统(RFPA2D-Flow)数值模拟软件,研究水压裂缝的扩展过程及不同因素下的影响,并用相似模型试验方法验证数值模拟结果。结果表明,水压裂缝的扩展主要受到顶板岩石的力学性质、主应力差、层理面倾角和层理面力学性质等因素的影响。大同矿区的复合坚硬顶板中的水压裂缝优先扩展进入强度最低的泥岩层,随主应力差增大,水压裂缝向不同岩性岩层扩展过程的差异性减弱。随着层理面倾角增大,水压裂缝由穿过粗粒砂岩层扩展逐渐转为沿层理面和限制在压裂层内扩展。而层理面弹性模量的增大,有利于水压裂缝直接扩展进入粗粒砂岩层。

关键词：水压裂缝,复合坚硬顶板,扩展规律,主应力差,层理面

基金资助：中国博士后科学基金资助(2016M602655);长江学者和创新团队发展计划项目(IRT13043)。