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煤岩体水力压裂裂缝扩展及对瓦斯运移影响研究

摘要第3-5页
ABSTRACT第5-7页
1 绪论第12-28页
    1.1 问题的提出、研究目的及意义第12-16页
        1.1.1 问题的提出第12-15页
        1.1.2 研究目的及意义第15-16页
    1.2 国内外研究现状及存在的问题第16-26页
        1.2.1 水力压裂研究现状第16-20页
        1.2.2 煤体瓦斯吸附/解吸、运移产出研究现状第20-24页
        1.2.3 存在的主要问题第24-26页
    1.3 论文的主要研究内容及技术路线第26-28页
        1.3.1 主要研究内容第26页
        1.3.2 技术路线第26-28页
2 煤岩体水力压裂渗流—损伤耦合模型及数值解法第28-60页
    2.1 概述第28-30页
    2.2 煤岩体水力压裂渗流—损伤耦合模型第30-38页
        2.2.1 煤岩体变形场控制方程第30-31页
        2.2.2 煤岩体渗流场控制方程第31-32页
        2.2.3 损伤对 HM 模型本构关系的影响第32-36页
        2.2.4 损伤对 HM 模型孔隙率、渗透率的影响第36-37页
        2.2.5 初始条件和边界条件第37-38页
    2.3 基于统计分布的煤岩体参数表征第38-41页
    2.4 煤岩体水力压裂渗流—损伤耦合模型的数值解法第41-50页
        2.4.1 应力计算的平衡方程离散化第41-45页
        2.4.2 渗流计算的连续性方程离散化第45-47页
        2.4.3 渗流—损伤耦合模型的总体控制方程第47页
        2.4.4 渗流—损伤耦合模型的求解策略第47-50页
    2.5 渗流—损伤耦合模型的程序验证第50-58页
        2.5.1 单一损伤场数值模拟第50-53页
        2.5.2 煤岩体水力压裂裂缝起裂数值模拟第53-58页
    2.6 本章小结第58-60页
3 煤岩体水压裂缝扩展及瓦斯运移研究第60-100页
    3.1 概述第60-61页
    3.2 煤岩体水压裂缝扩展的影响因素研究第61-74页
        3.2.1 煤岩体的非均匀性对水压裂缝扩展的影响第61-68页
        3.2.2 初始地应力场对水压裂缝扩展的影响第68-72页
        3.2.3 钻孔孔径对水压裂缝扩展的影响第72-74页
    3.3 煤岩体水力压裂的控制方法研究第74-85页
        3.3.1 预先水力割缝导向压裂方法第74-79页
        3.3.2 多孔控制的水力压裂方法第79-85页
    3.4 煤岩体水力压裂对瓦斯运移的影响研究第85-90页
        3.4.1 煤岩体水力压裂的驱赶瓦斯效应第85-87页
        3.4.2 煤岩体水力压裂对瓦斯流态的影响第87-89页
        3.4.3 煤岩体水力压裂对瓦斯吸附解吸的影响第89-90页
    3.5 煤岩体水力压裂与瓦斯抽采统一数学模型及应用第90-97页
        3.5.1 煤岩体水压致裂后的瓦斯流场控制方程第91-94页
        3.5.2 煤岩体水压致裂后的瓦斯流场定解条件第94页
        3.5.3 煤岩体水压致裂后的瓦斯运移数值模拟第94-97页
    3.6 本章小结第97-100页
4 低渗透煤岩体水力压裂单一裂缝扩展特性研究第100-118页
    4.1 概述第100页
    4.2 低渗透煤岩体水力压裂单一裂缝扩展数学模型第100-107页
        4.2.1 煤岩体变形模型第101页
        4.2.2 水压裂缝的缝内流体压降模型第101-105页
        4.2.3 水压裂缝扩展模型及扩展准则第105-107页
    4.3 低渗透煤岩体水力压裂单一裂缝扩展数值模拟第107-116页
        4.3.1 煤岩体水力压裂单一裂缝扩展数值模型计算参数第107页
        4.3.2 煤岩体水力压裂单一裂缝扩展数值模型的建立第107-108页
        4.3.3 煤岩体水力压裂单一裂缝扩展模型的数值求解第108-110页
        4.3.4 煤岩体水力压裂单一裂缝扩展数值模拟结果及分析第110-116页
    4.4 本章小结第116-118页
5 煤岩体水力压裂后注水难易程度的判别模型研究第118-130页
    5.1 概述第118页
    5.2 煤体注水难易程度的判别指标第118-119页
    5.3 Fisher 判别法理论第119-121页
        5.3.1 Fisher 判别法的求解第120页
        5.3.2 判别准则第120-121页
        5.3.3 判别检验第121页
    5.4 可拓物元模型第121-124页
        5.4.1 经典域、节域及待评价物元确定第121-122页
        5.4.2 归一化第122页
        5.4.3 评价指标熵权的确定第122-123页
        5.4.4 关联函数的建立第123页
        5.4.5 综合关联度的计算第123页
        5.4.6 判定类别的确定第123-124页
    5.5 煤体注水难易程度的 Fisher 判别法应用第124-126页
        5.5.1 Fisher 判别分析模型的建立第124页
        5.5.2 Fisher 判别模型的检验与讨论第124页
        5.5.3 工程实例应用第124-126页
    5.6 煤体注水难易程度的可拓判别法应用第126-128页
        5.6.1 煤体注水难易程度分类第126页
        5.6.2 评价指标的经典域和节域确定第126-127页
        5.6.3 待评物元的确定第127页
        5.6.4 评价指标的熵权第127页
        5.6.5 关联度及类别判定第127-128页
    5.7 本章小结第128-130页
6 煤岩体水力压裂技术及现场试验研究第130-160页
    6.1 煤岩体水力压裂技术研究第130-137页
        6.1.1 煤岩体水力压裂类型及钻孔布置方式确定第131-132页
        6.1.2 煤岩体水力压裂孔方位及孔径参数确定第132-133页
        6.1.3 煤岩体水力压裂设备及施工参数确定第133-136页
        6.1.4 煤岩体水力压裂效果及影响范围确定第136-137页
    6.2 穿层钻孔煤巷条带水力压裂现场试验研究第137-147页
        6.2.1 李子垭南二井概况第137-139页
        6.2.2 穿层钻孔煤巷条带水力压裂试验方案第139-142页
        6.2.3 穿层钻孔煤巷条带水力压裂试验结果及分析第142-143页
        6.2.4 穿层钻孔煤巷条带水力压裂对瓦斯运移影响分析第143-147页
    6.3 穿层钻孔石门揭煤水力压裂现场试验研究第147-159页
        6.3.1 岔角滩煤矿概况第147页
        6.3.2 穿层钻孔石门揭煤水力压裂试验方案第147-151页
        6.3.3 穿层钻孔石门揭煤水力压裂试验结果及分析第151-153页
        6.3.4 水力压裂影响范围的矿井瞬变电磁法探测第153-158页
        6.3.5 穿层钻孔石门揭煤水力压裂对瓦斯运移影响分析第158-159页
    6.4 本章小结第159-160页
7 结论与展望第160-164页
    7.1 本文的主要研究成果及结论第160-163页
    7.2 后续研究工作的展望第163-164页
致谢第164-166页
参考文献第166-176页
附录第176-177页
    A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录第176-177页
    B. 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目第177页

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