圆孔孔壁水压裂缝扩张的断裂力学分析_程庆迎.pdf

2 8 4 煤 炭开采新理 论与新 技 术 圆孔孔壁水压裂缝扩张的断裂力学分析 程 庆 迎 黄 炳 香 ( 中国 矿 业 大 学能 源 与安 全 工 程 学 院 江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 8) 。 摘 要 为 了研 究 水 压 裂 缝 的 扩 展 机 理 , 采 用 断 裂 力 学 对 回孔 孔 壁 水 压 裂 缝 的扩 张 进 行 了 分 析 给 出 了 回 孔 孔 壁 水 压 裂 缝 的 应 力 强 度 因子 计 算 方 法 , 分 析 了原 岩 最 大 主 应 力 、 原 岩 侧 压 力 系 数 和 水 压 力 对 水 压 裂 缝扩 张 的 影 响 。 水 压 致 裂钻 孔 的孔 径对 孔 口 起 裂 阶 段 的 水 压 力 参 数 有 较 大 的 影 响 , 且 随 着 钻 孔 孔 径 ??? 的 增 大 , 孔 口 破 裂 水 压 力 降低 在 相 同水 压 力 作 用 下 , 随 围 岩 应 力 的 增 加 , 相 同裂 缝 长 度 下 的 应 力 强度 因 。 子 增大 。 随着 裂缝 扩 张 压 力增大 , 给 定 水 压 裂 缝 的 应 力 强 度 因 子 也 增 大 随 着 水 压 裂 缝 长 度 的 增 大 , 水 压 。 裂 缝 应 力 强 度 因 子 的 差 值 增 大 关 扭 词 水压 致 裂 裂 缝 水 压 力 地 应 力 应 力 强度 因 子 煤岩水 力致裂弱化技 术是利用水压 裂缝的 破裂扩 展并控 制其扩展 形态来 弱化煤岩 体的 整 体力学性 能和 改善煤 岩体的渗透性 能 , 在煤 矿生 产 中达到改善坚硬顶煤 的 冒放性 、 强 度 弱化 减 小 冲击 矿压危险性 、 提高 瓦 斯抽放率 等 目的 。 在给定 地应力场环境下 , 水力 致裂 的 水压 力参数 是其关键 技术参数 , 直接 影响弱化效 果 的好 坏 。 本 文运 用 断裂力学 来分 析 圆孔 孔 壁水压 裂缝 的扩展 与压力参 数 的关 系 , 以 便 进一 步研 究 水 压裂 缝 的 。 扩展机 理 , 为现场实施水 力致裂弱 化技 术提供依据 l l l l 一 、 团孔孔 壁裂 缝 应 力强 度 因 子 以 岩体 内的 钻 孔为 中心进 行 受力分 析 , 其 内受水 压 力 尸 的作用 , 外 部远 场 受 到 地 应 力 场 的 作 用 。 假 设 地 3 。 l 、 。。 、 a 。 。 , 。2 。 3 , y 护 应力 场 个 主 应 力 分 别 为 ( ~ ) 沿 轴 方 向于 无 穷远处 作用 第一