<br/><p><p<坚硬顶板水力压裂卸压技术成功解决了煤矿厚硬顶板难垮致灾问题。其中，地层尺度“水力压裂+卸压开采”耦合数值计算是揭示坚硬顶板卸压−运移规律、优化施工参数的重要途径。采用离散单元数值计算软件，分析了小尺度岩体水力压裂参数，提出了“水力压裂+卸压开采”耦合实现方法，通过分离式求解组装流固模块，提升了地层尺度高密度网格模型的计算效率，并开展了相应的工程算例分析。结果表明：小尺度试样的水力压裂曲线可分为水压积聚期、裂纹扩展期、裂纹平缓扩展期等阶段；增大压裂液排量有利于形成具有复杂形态的水力裂缝。水力裂缝与层理弱面相互作用时，出现止于层理面滤失、穿越层理面扩展、滤失后继续穿越扩展等现象。将地层尺度水力压裂产生张拉裂隙的精准位置分离出来，重新嵌入固体力学模块中，提出了地层尺度模拟“水力压裂+卸压开采”的高效计算方法。通过坚硬顶板水力压裂卸压开采算例分析表明，硬岩中水力裂缝以垂向发育为主，遭遇层理面后，主要表现为层间滤失现象，也会出现穿层扩展、扭转等情况。水力压裂卸压后，坚硬顶板垮断更早、垮冒更充分，采空区压实程度也更高，悬顶结构得到改善。最后，探讨了坚硬顶板水力压裂卸压开采升尺度模拟的必要性、优化性和扩展性。</p<</p>
<br/>煤炭学报. 2025 50(S1): 39-49.
<br/><p><p<坚硬顶板水力压裂卸压技术成功解决了煤矿厚硬顶板难垮致灾问题。其中，地层尺度“水力压裂+卸压开采”耦合数值计算是揭示坚硬顶板卸压−运移规律、优化施工参数的重要途径。采用离散单元数值计算软件，分析了小尺度岩体水力压裂参数，提出了“水力压裂+卸压开采”耦合实现方法，通过分离式求解组装流固模块，提升了地层尺度高密度网格模型的计算效率，并开展了相应的工程算例分析。结果表明：小尺度试样的水力压裂曲线可分为水压积聚期、裂纹扩展期、裂纹平缓扩展期等阶段；增大压裂液排量有利于形成具有复杂形态的水力裂缝。水力裂缝与层理弱面相互作用时，出现止于层理面滤失、穿越层理面扩展、滤失后继续穿越扩展等现象。将地层尺度水力压裂产生张拉裂隙的精准位置分离出来，重新嵌入固体力学模块中，提出了地层尺度模拟“水力压裂+卸压开采”的高效计算方法。通过坚硬顶板水力压裂卸压开采算例分析表明，硬岩中水力裂缝以垂向发育为主，遭遇层理面后，主要表现为层间滤失现象，也会出现穿层扩展、扭转等情况。水力压裂卸压后，坚硬顶板垮断更早、垮冒更充分，采空区压实程度也更高，悬顶结构得到改善。最后，探讨了坚硬顶板水力压裂卸压开采升尺度模拟的必要性、优化性和扩展性。</p<</p>
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