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作者：张浩;郭军伟;王穗芳;范楠;杨淑晴;常家美;雷倩茹;
单位：晋能控股煤业集团有限责任公司;太原理工大学安全与应急管理工程学院;
摘要：水力割缝技术通过高压水射流在煤层中构建人工裂隙，可实现低渗煤层的区域性卸荷增透和瓦斯高效抽采。然而，经典的COMSOL软件难以对钻割煤体的三维卸压瓦斯流场进行解算，严重制约了水力割缝技术的工程应用。鉴于此，采用FLAC~(3D)-COMSOL序贯耦合的数值解算方法，以中厚煤层钻割卸荷增透为例，对不同割缝半径、割缝厚度、埋深和割缝方式下钻割煤体的三维卸压瓦斯流场进行了数值分析。结果表明：水力割缝过程中，钻割煤体发生了卸荷损伤，形成了较大范围的圆台形塑性损伤区，煤体渗透率可大幅提高2～3个数量级；随着割缝半径和割缝厚度的增加，煤体的增透范围和瓦斯抽采半径逐渐增大，但在相同出煤量情况下增加割缝半径更有利于中厚煤层的卸荷增透和瓦斯抽采；深部高地应力环境导致煤层初始渗透率下降，但也可提高钻割煤体的增透范围和增透幅度，因此钻孔早期瓦斯抽采效果好，后期抽采效果差，在抽采过程中应尽量增加钻孔密度，缩短抽采周期；割缝方式对中厚煤层的整体卸压瓦斯抽采效果具有显著影响，单缝钻孔平行布置情况下煤层卸压瓦斯抽采效果最好，单缝交错布置情况下次之，而双缝间隔布置情况下最差。
关键词：低透煤层;;水力割缝;;卸荷损伤;;瓦斯抽采
基金资助：国家自然科学基金项目(52104210);; 山西省应用基础研究计划项目(20210302124350,202203021212291);; 中国博士后科学基金项目(2022M710595);; 山西省高等学校科技创新项目(2021L058)
