| 基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析 |
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| 引用本文： | 秦勇,李恒乐,张永民,赵有志,赵锦程,邱爱慈.基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析[J].煤田地质与勘探,2021,49(1):108-118,129. |
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| 作者姓名： | 秦勇 李恒乐 张永民 赵有志 赵锦程 邱爱慈 |
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| 作者单位： | 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室;河南工程学院资源与安全工程学院;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金重点项目(U13612031);国家科技重大专项课题(2016ZX05066-01)。 |
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| 摘 要： | 可控冲击波（CSW）岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术，已在煤层改造等方面取得显著应用效果，并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而，受实验及现场监测条件限制，前期对地质-工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足，制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此，在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上，采用基于连续介质力学的离散元方法（CDEM）开展数值模拟，以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示，CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围，过度加载会导致近井地带煤体崩解，煤粉产出率增加，造成煤储层伤害；同时，煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大，限制有效改造半径扩展；地应力增大，破裂半径、破裂度存在临界值，水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示，CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性:弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值；黏聚力增大，煤岩脆性变小，致裂效果变差；抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。
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| 关 键 词： | 可控冲击波 煤层 改造效果 约束条件 数值模拟 |
| 收稿时间： | 2020-10-21 |
Numerical analysis on CSW fracturing behavior of coal seam under constraint of geological and engineering conditions |
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| QIN Yong,LI Hengle,ZHANG Yongmin,ZHAO Youzhi,ZHAO Jincheng,QIU Aici.Numerical analysis on CSW fracturing behavior of coal seam under constraint of geological and engineering conditions[J].Coal Geology & Exploration,2021,49(1):108-118,129. |
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| Authors: | QIN Yong LI Hengle ZHANG Yongmin ZHAO Youzhi ZHAO Jincheng QIU Aici |
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| Institution: | (Key Laboratory of CBM Resources and Reservoiring Process,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008,China;Department of Resources and Safety Engineering,Henan Engineering College,Zhengzhou 451191,China;State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049,China) |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | controllable shock wave coal seam reformation effect constraint conditions numerical simulation |
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