矿业安全与环保

作者：刘军, 杨兴龙, 苏敏, 王倩, 李杰

关键词：低透气性煤层, 煤层增透, 静态致裂技术, 布孔方式, 数值模拟, 应力场, 损伤区

为了提高低透气性煤层静态致裂增透效果，优化致裂钻孔布置方式，采用实验室实验和数值模拟相结合的方法，基于COMSOL软件构建煤体静态致裂过程中的应力-损伤耦合数值模型，研究钻孔布置方式对静态致裂效果的影响，揭示不同施工参数下煤体的应力场演化和损伤区分布。研究结果表明：双孔致裂产生的膨胀压力叠加效应显著增强了煤层致裂效果，在导向孔布置方式下煤体内部存在自由面，可以引导裂隙扩展的方向，裂隙扩展更为显著; 在静态致裂过程中损伤区演化受膨胀压力、布孔方式及弹性模量3个因素影响，膨胀压力增大，加速应力拐点迁移，导致煤体弹性模量下降并出现损伤区; 在静态致裂后期，含导向孔及预制裂缝布置方式下形成的损伤区面积分别为5.98、4.78 m2，相较于单孔布置方式分别提高了2.3倍和1.8倍; 在双孔基础上增设导向孔，损伤区面积从5.47 m2增至5.98 m2，说明布置导向孔和预制裂缝均能显著提高煤体的致裂效果，其中“双孔+导向孔”的复合布孔方式致裂效果最好。

来源：2026年第2期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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