水力压裂 深孔预裂爆破复合增透技术研究 论文

为了增加低渗透高瓦斯煤层的透气性，提高瓦斯的利用率和抽采效率，提出了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术。通过这一技术，不仅分析了爆破致裂机理，还建立了在爆轰气体作用下的裂纹应力强度因子方程和裂纹二次扩展半径方程。这些研究对于进一步理解和优化瓦斯抽采具有重要意义。

在实际操作中，研究人员运用RFPA2D-Flow模拟软件，对水力压裂后孔壁周围煤岩体裂隙的产生过程与裂隙扩展规律进行了详细模拟。与此同时，使用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对不同长度预裂缝影响深孔预裂爆破后瓦斯抽采增透效果的程度进行了深入探讨。该模拟结果为实际工程应用提供了有力的支持，进一步确保了现场试验的有效性。

阳泉五矿8410工作面现场工业性试验验证了煤矿井下水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术的实际效果。试验结果显示，采用该技术后，煤层的透气性显著提高，相比常规深孔预裂爆破，致裂孔的初始瓦斯涌出量达到了普通爆破孔的3.18倍，而瓦斯含量的衰减强度降低了77.3%。更重要的是，研究发现深孔预裂爆破的有效影响半径随着爆破孔内预裂缝长度的增加而提高，且二者呈现出线性关系。

通过结合数值模拟与现场试验，复合爆破后的有效影响半径达到了6.98米，几乎与数值模拟结果的6.763米一致。这些研究成果明确指出，水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术在煤矿瓦斯抽采中具有显著的效果，并且为今后类似的工程提供了科学依据。