摘要：为了评价煤层压裂后裂缝导流能力的大小、掌握裂缝内支撑剂压嵌的基本特性,在实测支撑剂压密规律的基础上,进行了煤体单缝内支撑剂随闭合应力增大的压嵌全过程实验,研究了闭合应力对支撑剂嵌入煤的影响规律。研究结果表明:①煤体压裂裂缝内支撑剂在嵌入过程中存在着2个临界压力,分别为嵌入应力和支撑应力,相应将裂缝内支撑剂嵌入煤的过程分为支撑剂压密、初始嵌入和嵌入支撑等3个阶段;②在支撑剂压密阶段主要是支撑剂内部空隙的闭合和无侧限条件下支撑剂向四周滑移,支撑剂的相对嵌入值随着闭合应力的增加而增大,在初始嵌入阶段支撑剂的相对嵌入值随着闭合应力的增加而减小,在嵌入支撑阶段支撑剂的相对嵌入值随着闭合应力的增加呈现出的上升趋势较缓;③当闭合应力达到支撑应力时,支撑剂足以支撑起整个煤体,减小支撑剂与煤体接触处的应力集中,可降低嵌入速率;④在闭合应力作用下,支撑剂在嵌入煤的过程中,出现了支撑剂簇整体嵌入煤体的现象,单个支撑剂或支撑剂簇作用于煤体表面形成压嵌裂缝和压嵌坑。结论认为,支撑应力的确定对发挥支撑剂的作用具有重要的意义,该研究成果为评价煤层压裂裂缝的导流能力奠定了基础。

关键词：煤层 压裂裂缝 支撑剂 闭合应力 嵌入 

单位：煤炭资源与安全开采国家重点实验室·中国矿业大学; 江苏省城市地下空间火灾防护重点实验室·中国矿业大学