[发明专利]考虑采动应力路径与围岩损伤程度的覆岩渗透率更新方法

说明书

本发明提供了一种考虑采动应力路径与围岩损伤程度的覆岩渗透率更新方法，包括以下步骤：a、实测获得卸压开采各岩层力学参数，并进行相似模拟配比；b、采用相似模拟开采获得应力演化特征；c、根据卸压开采覆岩损伤度将覆岩分为破碎煤岩体、裂隙煤岩体和弹性煤岩体；d、根据卸压开采过程中不同区域的应力演化特征获得破碎煤岩体加载阶段，e、采用渗透率测试系统分别进行不同损伤程度煤岩体的应力‑渗透率测试，获得破碎煤岩体加载渗透率公式、裂隙煤岩体第一次加卸载渗透率公式和第二次加载渗透率公式、完整岩体的第一次加卸载渗透率公式；f、构建卸压开采数值模型更新渗透率。

技术领域

本发明涉及煤层开采领域，具体涉及一种考虑采动应力路径与围岩损伤程度的覆岩渗透率更新方法。

背景技术

对于高瓦斯煤层卸压开采覆岩渗透率发育情况的研究主要采用现场实测，实验室相似模拟及数值模拟研究。现场实测一般视为最直接可靠的描述覆岩裂隙及渗透率演化规律的手段，国内外均有大量使用。但是在很多情况下由于费用高，安全性差，可行性低等原因，不能全方位，大面积的进行测量，只能进行定点定性的分析。国内外很多学者采用实验室相似模拟或者数值模拟等手段结合现场观测进行覆岩裂隙发育及渗透率分布特征的研究。但数值模拟研究同样存在多种假设，参数的合理选取对模拟结果至关重要，因此，实验室不同损伤程度煤样应力渗透率研究成为数值模拟参数选取的基础。

综上可以看出，对于卸压开采过程中覆岩渗透率演化规律大多仍处于定性分析阶段，缺乏进一步的定量描述。现有的数值模拟方法主要通过围岩破坏情况间接的反映保护层开采对本煤层和被保护层瓦斯渗流的影响，或者根据经验直接设置渗透率的分布情况。

综上所述，现有技术中存在以下问题：深部高瓦斯煤层卸压开采过程中应力路径复杂多变、各区域损伤程度差别大，渗透率无法量化计算。

发明内容

本发明提供一种考虑采动应力路径与围岩损伤程度的覆岩渗透率更新方法，以解决深部高瓦斯煤层卸压开采过程中应力路径复杂多变、各区域损伤程度差别大、渗透率无法量化计算的问题。

为此，本发明提出一种考虑采动应力路径与围岩损伤程度的覆岩渗透率更新方法，包括以下步骤：

步骤a、实测获得卸压开采各岩层力学参数，并进行相似模拟配比；

步骤b、采用相似模拟开采获得卸压开采过程中各区域的应力演化特征；

步骤c、根据卸压开采覆岩损伤度将覆岩分为破碎煤岩体、裂隙煤岩体和弹性煤岩体，破碎煤岩体位于垮落带，裂隙煤岩体位于裂隙带，弹性煤岩体位于弯曲下沉带；

步骤d、根据卸压开采过程中不同区域的应力演化特征设计渗透率测试的应力路径，获得破碎煤岩体加载阶段，其中裂隙煤岩体为卸载-加载阶段，弹性煤岩体为加载-卸载阶段；

步骤e、采用渗透率测试系统分别进行不同损伤程度煤岩体的应力-渗透率测试，获得破碎煤岩体加载渗透率公式、裂隙煤岩体第一次加卸载渗透率公式和第二次加载渗透率公式、完整岩体的第一次加卸载渗透率公式；

步骤f、构建卸压开采数值模型，在模拟过程中根据获得的不同应力状态、不同损伤程度煤岩体的渗透率公式更新渗透率。

进一步地，步骤f中，在模拟过程中利用FISH语言更新渗透率。

进一步地，步骤f中，在模拟过程中利用FISH语言更新渗透率具体包括：

步骤f1、首先判断卸压开采过程中覆岩所处分区；

步骤f2、判断为弯曲下沉带的块体进一步判断块体的膨胀变形，当膨胀变形大于等于0.3％时，则认为该区域处于离层裂隙带；

步骤f3、损伤程度判断完毕后，进一步判断块体所处的加卸载状态；

步骤f4、加卸载判断完毕后，进一步判断块体所经历的加卸载次数；