[发明专利]一种煤层高压注水致裂-渗流数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于最省卸压路径算法的煤层高压注水致裂‑渗流数值模拟方法，依据注水煤层高度、走向长度及倾向长度建立煤体几何模型，并在此基础上根据注水孔直径、长度、倾角及封孔长度参数添加注水孔模型，根据原生裂隙宽度、分布及走向添加裂隙模型，最后通过布尔运算使其形成联合体，对煤体几何模型进行四面体网格剖分，寻找最易被破坏的网格集合，并将其视为已生成断裂并在原几何模型中标记为“计算裂隙”，重复上述寻找“计算裂隙”的算法步骤，直至所有网格的强度参数均不低于其所受应力，则由得到的网格组合而成的路径即为最省卸压路径，亦即裂隙生成与发育路径。准确模拟水压致裂，为决策者提供水分在煤体中运移规律的相关数据。

主权项

1.一种煤层高压注水致裂‑渗流数值模拟方法，其包括以下步骤：A、建立包含注水孔及裂隙的煤体几何模型依据需注水煤层的高度、走向长度及倾向长度建立煤体几何模型，根据注水孔直径、长度、倾角及封孔长度参数添加注水孔模型，根据原生裂隙宽度、分布及走向添加裂隙模型，最后通过布尔运算使其形成联合体；B、建立裂隙生成及发育算法通过设定煤体几何模型的边界条件，计算煤体网格所受压应力，将压应力与现场煤体材料强度参数比对，寻找最易被破坏的网格集合，将其视为已生成断裂并在所述煤体几何模型中标记为计算裂隙，然后导出为第一独立文件；C、通过生死单元方法实现裂隙生成及发育应用生死单元方法，若步骤B中某网格集合被标记为计算裂隙，使某网格集合对应的区域在煤体几何模型中失效，而后得到新的煤体几何模型，然后导出为第二独立文件；D、耦合渗流场进行数值模拟读取第二独立文件，对得到并剔除计算裂隙后新生成的界面添加边界条件，将剔除的计算裂隙的边界填充材料变更为空气，孔隙率变更为1，使得水分可在其中自由流动且可接触周边煤体，同时对其周边煤体加载水压载荷，得到新生成的煤体几何模型；E、使用步骤D中新生成的煤体几何模型进行渗流场模拟与应力场模拟，储存得到的渗流场运算结果，并依据新的应力场计算结果，重新运行裂隙生成及发育算法，直至算法终止；F、算法终止后，由于此时已不再有新的裂隙生成，则以此时的渗流场及应力场模拟结果为初始条件与边界条件，进行普通的渗流场数值模拟至所需时间点，即得到所需结果。