第42卷第2期2023年3月Vol.42No.2Mar.2023JOURNALOFHENANPOLYTECHNICUNIVERSITY（NATURALSCIENCE）河南理工大学学报（自然科学版）考虑地下水害防治的水力压裂缝形态分布特征研究李亚坤，王志荣，胡凯，陈玲霞（郑州大学水利科学与工程学院，河南郑州450001）摘要：为深入探讨裂隙性储层水力压裂缝的穿隙特征及影响因素，基于RFPA2D有限元软件，根据焦作矿区煤岩测试结果，模拟岩石破裂过程，分析裂缝形成的主导因素；其次，运用ABAQUS中Cohesive单元，考虑裂缝尖端应力场和煤层内部原生裂隙系统的耦合作用，根据该矿区地质条件和二1煤层物理力学参数，建立有限元分析模型，并进行压裂缝延伸的数值模拟。结果表明：不同地质条件下压裂缝延伸路径分为3种基本模式，即定向直线延伸、转向折线延伸和二次转向折线延伸；裂缝尖端应力差、原生裂隙发育特征是影响水力压裂缝形态与分布的关键因素。在应力差较小时，原生裂隙的力学性能对压裂缝分布形态起主导作用，随着应力差增大，其主导作用逐渐减弱。应力差过小、原生裂隙强度过弱，均易在原生裂隙处发生交叉转向，从而容易触及含水层，诱发各种地下水害。关键词：穿隙水力压裂；RFPA2D软件；Cohesive单元；裂缝延伸特征；数值模拟中图分类号：TE371文献标志码：A文章编号：1673-9787（2023）2-34-8StudyonthemorphologicaldistributionfeaturesofhydraulicfracturesconsideringundergroundwaterdisastercontrolLIYakun，WANGZhirong，HUKai，CHENLingxia（SchoolofWaterConservancyEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，Henan，China）Abstract：Inordertofurtherexplorethepenetrationfeaturesandinfluencingfactorsofhydraulicfracturesinfracturedcoalseam，theprocessofrockfracturewassimulatedaccordingtothetestresultsofcoalandrockinJiaozuominingareawithRFPA2Dfiniteelementsoftware，andthedominantfactorsoffracturefor⁃mationwereanalyzed.TheCohesiveelementinABAQUSwasadoptedtoestablishthefiniteelementanaly⁃sismodelinconsiderationofthecouplingbetweenthestressfieldatthecracktipandtheprimaryfracturesysteminthecoalseamaccordingtothegeologicalconditionsoftheminingareaandthemechanicalparam⁃etersofthecoalseam，andthenumericalsimulationofthefractureextensionwascarriedout.Theresultsshowedthattherewerethreebasicpatternsoffractureextensionpa...
