低渗煤层液态CO₂相变射孔破岩及裂隙扩展力学机理

张东明^1,2，白鑫^1,2，尹光志^1,2，李树建^1,2，饶孜³，何庆兵⁴

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2. 重庆大学资源及环境科学学院3. 四川芙蓉集团实业有限责任公司杉木树煤矿4. 四川省安全生产监督管理局(四川煤矿安全监察局)安全技术中心

摘 要：液态CO₂相变射孔致裂增透技术作为一种有效的低渗煤层强化抽采方法,已被广泛的应用研究。但由于该技术在破岩及裂隙扩展力学机理方面研究不足,在一定程度上影响该技术进一步发展及应用。基于热工学、弹性力学、断裂力学等理论基础,建立了液态CO₂相变气体射流压力模型,理论分析了液态CO₂相变射孔破岩力学机理、地应力条件下裂隙扩展力学机理。采用PFC2D离散元颗粒流分析软件,进行数值模拟研究,分析了不同地应力及射流压力条件下液态CO₂相变射孔破岩及裂隙分布特征。在以上研究基础上,在川煤集团白皎煤矿进行现场试验,研究表明该技术可有效提高低渗煤层瓦斯抽采效率。

关键词：低渗煤层;液态CO2相变;射流致裂;破岩机理;裂隙扩展;