总第211期2023年第8期理论研究摘要：为提升水力压裂在坚硬顶板问题治理过程中的应用效果，利用数值模拟软件对不同压裂参数下的裂缝扩展情况进行研究。对水力压裂过程进行模拟，发现随着注浆压力的增大，在预制裂缝角位置出现应力集中，当应力值超过单元的抗拉强度时裂缝起裂，并向着最大主应力方向偏转扩展；对不同应力差及压裂液黏度下的裂缝宽度及压裂液流速进行分析，发现裂缝宽度及液体流速随着应力差的增大均呈现逐步减小的趋势，而裂缝宽度及液体流速随着压裂液黏度的增大均呈增大趋势。此研究结果为水力压裂技术应用、参数设计提供了一定的参考。关键词：数值模拟；压裂液黏度；起裂压力；裂缝宽度中图分类号：TD3530引言煤炭资源作为我国重要的主体能源，多年来其开采量一直位居世界前列。据统计,在我国一次能源消耗中，煤炭资源的消耗量占比高达70%以上，可以看出煤炭资源对我国国民经济的重要性。在煤炭资源开采过程中,存在诸多难题的困扰,其中坚硬顶板问题是矿井面临的重要难题，由于坚硬顶板的存在,使得巷道围岩变形量加剧,所以对于坚硬顶板进行治理对于我国煤矿开采十分重要[1-2]。目前针对坚硬顶板的治理方案均为切顶卸压，切顶的措施可以为爆破切顶[3]、静力切顶、水力切顶[4],此前大多学者的研究主要集中在对爆破切顶方向的研究，对于水力切顶方案的研究较少,因此本文对水力压裂切顶卸压进行研究，利用数值模拟软件对不同压裂参数下的压裂效果进行分析,为矿井坚硬顶板的治理提供一定的参考与借鉴。1模型建立为了对不同压裂参数下压裂效果进行分析，首先建立模型，考虑到水力压裂模拟是一个多场耦合过程，不仅包括流固耦合，同时还存在岩石的扩展问题，所以针对建模分析十分复杂。为了更好地研究岩石起裂问题，引人cohesive单元，cohesive单元是一种能够描述单元内起裂、扩展、流动等问题的单元格形式，结构示意图如图1所示。153图1cohesive单元结构示意图由图1可以看出，二维孔隙压力cohesive单元共有6个节点，其中单元的上下节点分别为1、2和3、4。单元受外力作用，上下面节点发生位移，从而实现收稿日期:2023-03-07作者简介：茹卓伟（1992一），男，山西长治人，毕业于太原理工大学，本科，助理工程师，主要从事于采矿工程研究工作。山西冶金ShanxiMetallurgy不同压裂参数下水力压裂效果分析茹卓伟（山西省长治市长子县凌志达煤业有限公司，山西长治046000）文献标识码：A破坏。在单元内部设置虚拟节点5和6，虚拟节点的作用为注...
