褐煤斷裂特征半圓彎曲試驗研究
——以內蒙古勝利煤田為例

陳立超 ，王生維 ，張典坤

（1.內蒙古工業大學 礦業學院, 內蒙古 呼和浩特 010051；2.煤與煤層氣共采國家重點實驗室, 山西 晉城 048204；3.中國地質大學(武漢) 資源學院, 湖北 武漢 430074）

0 引 言

煤巖斷裂力學性質對儲層壓裂裂縫延展具有重要控制效應，褐煤變質程度低，宏觀煤巖界面、天然裂隙系統等形成大量組構，這些組構導致煤巖力學性質存在強烈的各向異性，進而導致儲層壓裂裂縫起裂規律、裂縫曲折度及縫網復雜程度存在顯著差異。內蒙古東部中新生代聚煤盆地褐煤及低階煤層氣資源豐富，但由于儲層非均質性極強、含氣量低，采用大規模水力壓裂形成人造裂縫網絡是實現煤層氣資源高效開發的關鍵[1-2]。國內外非常規儲層體積壓裂經驗表明，儲層壓裂裂縫轉向及復雜縫網的制約因素較為復雜，其中不同方位的儲層巖石斷裂力學性質各向異性對于壓裂裂縫曲折度及斷裂能耗散的影響尤為關鍵[3-4]，因此查明不同層面方向褐煤斷裂力學性質各向異性及其對巖石斷裂路徑、斷裂能的影響規律，可為內蒙古褐煤儲層壓裂改造方案優化及裂縫延展機制分析提供試驗尺度的依據。

目前在室內試驗尺度上針對巖石斷裂力學性質的測試方法和相關計算理論研究較為成熟。針對巖石類材料斷裂韌度測試分析方法主要包括：單邊切口梁、半圓彎曲測試、短柱切口試樣測試、巴西圓盤帶切口試樣等方法，其中半圓彎曲測試方法由于試樣制備相對簡單、計算方法簡便正越來越受到巖石力學、材料力學領域研究者的青睞。……