沖擊氣壓對巖石動態破裂形態的影響規律研究

曹有勛工程師 楊 濤工程師 陳德任工程師 譚 輝 趙敖寒

(1.鄂托克前旗長城六號礦業有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 016200；2.山東華坤地質工程有限公司，山東 泰安 271413；3.安徽理工大學 煤礦深井開采災害防治技術科技研發平臺，安徽 淮南 232001)

0 引言

深部煤層滲透率低、瓦斯含量高，且開采過程中極易發生煤與瓦斯突出之類的煤巖動力災害[1-3]。尋找高效、經濟、適用范圍廣的新型致裂方法是防治災害的關鍵。近年來，研究出一種高壓氣體沖擊致裂增透技術[4-5]，高壓氣體沖擊致裂是采用高壓空氣的瞬間膨脹能量沖擊鉆孔孔壁致裂巖石，該技術成本低、效率高[6]，具有廣闊的應用前景。

在氣體致裂方面，樓曉明等[7]采用理論研究與現場試驗相結合的方法，研究孔底空氣不耦合裝藥時，空氣柱長度對孔壁沖擊壓力的變化規律，得到孔底部空氣間隔不耦合裝藥條件下軸向不耦合系數與孔壁沖擊壓力隨時間的變化曲線；俞海玲[8]通過理論分析、試驗研究、數值模擬和工程試驗4種研究方法相結合的方式，系統探討基于高壓氣體預裂爆轟作用對煤巖致裂弱化的理論和技術，這對工程應用具有重要意義；趙旭[9]以高壓氮氣沖擊過程及高壓氮氣的準靜態膨脹作用為基礎，分析致裂過程中能量的變化，并以之作為理論指導開展高壓氮氣沖擊致裂實驗與數值模擬研究，獲得不同工況下高壓氮氣沖擊致裂的相關規律；Xia等[10]采用壓汞孔隙度測試、氣體排放指數實驗、氣體滲透率和分形理論等方法對CO2射流壓裂效果進行評價，結果表明：與原煤相比，處理煤的平均孔徑大大增大，總孔隙體積從15.75%增加到41.31%。……