不同水力割缝布置方式对卸压防突效果影响数值模拟

唐巨鹏，杨森林，李利萍

（辽宁工程技术大学 力学与工程学院，辽宁 阜新 123000）

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煤与瓦斯突出是井下煤矿生产中遇到的一种极其复杂的矿井瓦斯动力现象［1］。它能在极短的时间内，向巷道或采场空间抛出大量煤炭，同时喷出瓦斯，造成重大人员伤亡和财产损失，威胁煤矿安全生产。随着浅部煤炭资源逐渐枯竭，我国多数煤矿相继进入深部开采阶段，深部煤层表现出显著的“高地应力、高孔隙压、高温度和低渗透性”特征，煤与瓦斯突出等动力灾害愈趋严重。目前，防治煤与瓦斯突出主要采用排放钻孔的方法，深部煤层卸压预抽瓦斯是降低瓦斯灾害的主要措施［2］。但由于煤层透气性低，导致排放钻孔密度大，抽放半径较小，施工工期长。针对此问题，国内外相关专家学者提出了多种防突措施。主要有：深孔预裂爆破、水力冲孔、煤层注水、水力割缝、水力压裂等。深孔预裂爆破能够使钻孔底部形成表面积较大孔穴，但若装药不能满足要求，易诱导突出发生［3］。水力冲孔、煤层注水一般在瓦斯压力大的松软煤层能够取得较好效果，但由于钻孔直径较大，钻孔时存在塌孔、夹钻以及施工操作复杂等缺点［4，5］。水力割缝技术属于一种新型射孔完井技术，赵岚等［6］研究了在固 -气耦合作用下，通过水力割缝释放低渗透煤层的部分有效体积应力，使部分煤层在割缝后发生垮落，应力场重新分布；王婕、林柏泉［7］模拟了割缝排放低透气性煤层内瓦斯的过程，验证了割缝排放煤层内瓦斯是降低低透气性煤层煤与瓦斯突出危险的有效方式；……