低滲透性煤層瓦斯抽采、堅硬厚及特厚煤層綜放開采和沖擊礦壓防治是目前煤礦的技術難題。在煤巖體中人工增加裂縫，弱化其強度、改善其滲透性，是有效解決途徑。申請者初步試驗結果表明，水壓控制爆破后進行水力致裂能有效增加水壓裂縫的數目和范圍；進而提出了煤巖體水力爆破致裂弱化/增透方法。本項目采用大尺寸（500mm×500mm×500mm）真三軸煤巖體水力致裂實驗系統等研究煤巖體水壓爆破后裂縫形態及其受應力場、原生節理裂隙等的影響，分析水壓爆破爆生裂隙分布形態等對后續水力致裂裂縫擴展方向、數目的影響；研究基于水壓爆破后多裂縫的三維動態擴展規律及其受應力場、原生節理裂隙等的影響，研究基于爆生裂縫的水壓裂縫空間轉向的力學機制，分析水壓裂縫分叉的力學條件；分析致裂（注水）工藝對多水壓裂縫擴展的影響；分析煤巖體水力爆破致裂弱化/增透的效果，確定合理的水力爆破致裂技術參數。

學科：地質力學

詞目：水力壓裂法

英文：hydrofracturing method(fracking)

低滲透裂隙巖體水力參數（指滲透率和滲透系數）的測定方法研究長期以來一直是國內外高放廢物地質處置工作中的重要內容，但卻由于裂隙巖體的極端非均質性和各向異性，對這兩個參數測定方法的研究多年來一直進展緩慢，所得結果難以滿足處置庫安全性評價的要求。為此本申請提出與室內外水力試驗同步進行電阻率成像法監測以獲取三維、多尺度和不同方向條件下水力參數的構想。研究內容為：（1）巖石和裂隙巖體中水體流動過程的電響應特征；（2）針對室內巖樣、現場地表和鉆孔孔內的三維電阻率成像方法與裂隙網絡提取技術；（3）電阻率成像法對裂隙網絡及滲流過程探測的靈敏度與檢出下限；（4）基于成像監測資料的巖石滲透率和巖體滲透系數張量的測定與評價方法。這一多尺度的耦合試驗研究為充分利用傳統的水力試驗獲得更豐富的水力參數資料創造了條件，在水力參數分布規律、水動力和溶質傳輸模擬、處置庫安全性評價等研究領域都具有重要的科學意義和應用價值。

由圖可得關泵壓力(ps)、裂縫擴展壓力(pr)和破裂壓力(pf),并按下式計算主應力：最小水平應力σh=ps最大水平應力σH=3ps-pr-po式中：po為孔隙壓力。而鉛直應力σv可根據上覆巖層的重量計算：σv=ρgH式中：ρ為巖石密度；g為重力加速度；H為測量深度；主應力方位由印模器確定。此法于20世紀50年代由哈伯特(Hubbert)、威利斯(Willis)在理論上進行論證,60年代由夏德格(Scheidergger)、凱利(Keighley)、費爾赫斯特(Fairhurst)等加以完善,海姆森(Haimson)等分析了壓裂液滲入的影響,并作大量野外和室內實驗工作。由于操作簡便,且無須水力壓裂法知道巖石的彈性參量而得到廣泛應用。美國已進行很多水力壓裂法地應力測量,德國、日本和中國等也已相繼開展此項工作。目前,此法已能在5000米深處進行測量