煤岩组合体跨界面压裂及声发射响应特征试验研究

摘要 利用自行研制的“TCHFSM-I”型大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置，研究不同应力条件下煤岩组合体跨界面水力裂缝起裂、扩展规律，分析压裂过程中注液压力与声发射动态响应特征。结果表明：当轴向载荷与最小水平主应力差值≥6 MPa时，水力裂缝能够跨界面扩展进入煤体，形成贯穿型裂缝；反之，水力裂缝沿界面扩展。各试件水力裂缝跨界面扩展行为不同，其注液压力演化规律和声发射动态响应特征也存在差异。当水力裂缝扩展进入煤体时，注液压力呈现明显二次上升，声发射事件累计数占比显著提升，增幅达51.4%，且多位于煤体中；当水力裂缝沿界面扩展时，声发射累计数增幅量仅为6%，且注液压力无二次上升。此外，建立考虑交汇角度、界面摩擦、应力状态等因素作用的水力裂缝跨界面扩展模型，该模型能够很好地描述与预测水力裂缝跨界面扩展行为。研究结果可为煤层气高效开采提供技术指导。