《表3 寺河煤矿各测点地应力测试结果》

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《煤储层天然裂隙系统对水力压裂裂缝扩展形态的影响分析》

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假设煤层的垂向主应力、最大水平主应力和最小水平主应力分别为σv，σH，σh，地层的三轴应力分别为σ1，σ2，σ3，且σ1>σ2>σ3，理论上压裂裂缝开启形态和主应力之间的关系如图9所示。根据沁水盆地南部寺河矿实测地应力数据（表3），该区3号煤层埋深大于210 m，地应力状态为σH>σv>σh[30]。沁水盆地北部寿阳地区的新元煤矿煤层埋深多在550 m左右，地应力状态为σv>σH>σh[40]。由材料力学格里菲斯原理可知，压裂裂缝开启方向为最小主应力方向，延展方向平行于最大主应力方向。按照该原则判断，研究区压裂裂缝的启裂方向理论上垂直于水平方向，均形成垂直压裂裂缝。根据井下解剖的压裂裂缝形态，尽管发现多数抽采井水力压裂后为垂直压裂裂缝，但是也存在相当数量的水平压裂裂缝以及垂直缝和水平缝组合的复杂压裂裂缝，这种现象显然并不能与地应力状态对压裂裂缝形态的理论判断完全吻合。因此，相对于天然裂隙系统发育的煤层而言，判断压裂裂缝形态除了要依据实测地应力大小和方向，还需要考虑天然裂隙的影响。