不同坚固性系数f值煤渗透率分布特征及其井下水力压裂适用性分析

徐刚 金洪伟 李树刚

摘 要：针对煤层水力压裂存在的盲目性和效果不确定性等焦点问题，首先以潞安矿区夏店煤矿为例，通过渗透性实验研究了煤坚固性系数f值，煤体结构和渗透率之间的关系，构建了基于坚固性系数的煤层水力压裂渗透率预测模型;然后在分析煤层水力压裂增透机理的基础上，研究了不同煤坚固性系数煤层水力压裂的适用性。结果表明：煤体渗透率与坚固性系数f值的关系近似呈正态分布，存在某一确定的fc值使煤渗透率最大;煤层水力压裂的适用性与其坚固性系数大小有关，当压裂前煤f值小于fc值时，水力压裂增透作用效果有限;当压裂前煤f值大于fc值时，压裂后煤渗透率增加较多，增透效果较好，适用于井下水力压裂技术的实施。工程应用结果与理论分析结果一致。

关键词：煤层渗透率;坚固性系数;水力压裂;瓦斯抽采

中图分类号：TD712 文献标志码：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0309 文章编号：1672-9315（2019）03-0443-09

Abstract：Aiming at the focal problems such as the blindness and the uncertainty of the hydraulic fracturing in coal seam，taking Lu’an Coalfield as an example，the relationship between coal solid coefficient f and coal body structure and coal seam permeability was studied through the permeability experiment，and the permeability prediction model of coal seam hydraulic fracturing based on the solid coefficient is constructed.Then on the basis of analyzing the mechanism of coal seam hydraulic fracturing increasing permeability，the effect of hydraulic fracturing with different coal solidity coefficient has been studied.The results show that the relationship between coal permeability and solid coefficient f is approximately normal distribution，and there is a certain fc value that makes the coal permeability maximum.The applicability of hydraulic fracturing is related to the size of solidity coefficient，when the f value of coal before fracturing is less than the fc value，the effect of hydraulic fracturing is limited.When the f value of coal before fracturing is greater than the fc value，the permeability of coal increases greatly and the effect of antireflection is better after fracturing，which is suitable for the implementation of hydraulic fracturing technology.The application results agree with the theoretical analysis results.Key words：coal seam permeability;solidity coefficient;hydraulic fracturing;gas extraction

0 引 言

煤层水力压裂增透技术是通过水力裂缝的产生、扩展和延伸增加煤层渗透率从而实现瓦斯高效抽采的一种有效手段[1-5]。煤体强度是影响煤层水力裂缝扩展及水力压裂效果的重要因素[6-7]，煤坚固性系数f是反应煤体抵抗破坏能力的重要指标[8-10]，研究煤坚固性系数与渗透率的关系及其水力压裂适用性对于水力压裂增透区域的选择和提高瓦斯抽采效果具有重要的意义。袁枚、何明华等通过实验拟合出了含坚固性系数的渗透率方程，认为含瓦斯煤渗透率与坚固性系数呈正相关关系[11-13];李红涛等研究了坚固性系数对不同类型结构煤瓦斯渗透特性的影响，认为Ⅱ类煤的渗透率随坚固性系数的增加最为显著[14];杨敬娜等以坚固性系数小于0.5的原煤试样为研究对象，指出瓦斯渗透率与坚固性系数符合二次多项式关系[15];郭红玉、郑同社等通过研究认为Ⅱ类煤和Ⅲ类煤的增透效果较好[16-17];马瑞峰、李新旺等研究了坚固性系数对煤层水力压裂的影响，认为煤坚固性系数越大，起裂压力越大，越有利于水力裂缝的延伸[18-19]。以上研究成果对指导低渗煤层的水力压裂起到了积极作用，但是由于受煤样样本范围和数量的限制，煤堅固性系数和渗透率的关系并不明确;此外，尽管煤体结构对煤层水力压裂的影响获得了较一致的认同，但是由于煤体结构是定性的描述[20-22]，识别难度较大，而煤坚固性系数f值和煤体结构同属反映煤体强度的一种指标，因此笔者拟通过实验分析煤坚固性系数和渗透率之间的关系，采用煤坚固性系数来判断煤层水力压裂的适用性，以期为煤层水力压裂增透区域的选择提供借鉴。

1 煤坚固性系数和渗透率关系的实验1.1 研究区概况潞安矿区位于太行山脉中段之西坡，整体形态为一大背斜构造，含煤地层主要是二叠系下统的山西组（P1sh）和石炭系上统太原组（C3t），区域内共含煤13层，其中3#煤层为主要可采煤层，3#煤层全区稳定可采且厚度大，平均厚度5.75 m.区域含煤地层沉积之后经历了印支、燕山和喜马拉雅多期构造运动，期间构造应力场发生了多次改变，造成不同煤体结构煤在该区域皆有分布。夏店井田位于潞安矿区与襄垣矿区交界区西川断层以北，井田西北部为一走向北北东，倾向北西的单斜构造;东南部呈褶曲构造（图1）。井田西北部尽管煤层埋藏深度较深，但是地质构造比较简单，煤体结构类型以Ⅰ类煤和Ⅱ类煤为主;井田中部为北西向构造和南北向构造复合部位，地质构造比较复杂，煤体结构类型以Ⅲ类煤、Ⅳ类煤和Ⅴ类煤为主。

1.2 煤坚固性系数和渗透率测定为了对相同煤体结构煤的坚固性系数和渗透率之间的关系进行研究，采用如下的采样方案：采样来源于山西潞安矿业集团夏店煤矿新鲜采掘工作面，共采集煤样60个，计30组;每组煤样的采样地点一致、煤体结构一致，取样地点如图1所示，取样地点①～⑤分别对应Ⅰ～Ⅴ类煤。取样区域内煤层平均埋深480 m;最大水平主应力12.2 MPa，最小水平主应力7.1 MPa，平均约9.0 MPa;瓦斯含量平均7.9 m3/t，瓦斯压力约0.5 MPa.煤体结构按照《防治煤与瓦斯突出规定》中的5类划分法进行划分，Ⅰ～Ⅴ类煤样各采集6组。

1 轴向液压缸 2 轴压传感器 3 上压头 4 试样 5 下压头 6 轴压加载系统 7 围压加载系统 8 甲烷气源 9 流量数据采集系统

每组煤样中一组用来测定煤坚固性系数，另一组用来测定渗透率。煤坚固性系数采用落锤法进行测定。煤渗透率测定采用自主研制改造三轴渗流实验装置完成，如图2所示。该实验装置能够进行不同围压、不同轴压和不同孔隙压力条件下煤样渗透率的测定。将煤样加工成50 mm×100 mm圆柱形标准试样，Ⅰ和Ⅱ类煤体结构试样沿顺煤层层理方向直接钻取获得，Ⅲ～Ⅴ类煤体结构试样在成型模具上加压制成。为了减少原煤和型煤的差异，Ⅲ～Ⅴ类煤体结构型煤试样采取如下的制作方法：在型煤试件中添加10%比例的水泥作为粘结剂以增加煤体强度;Ⅲ～Ⅴ类型煤试样分别采用粒径为20～40目、40～60目和60～80目的煤粉颗粒在刚性试验机上以80 MPa的压力持续受载30 min，压制成50 mm×100 mm的型煤试件。为了使测出的渗透率接近原位渗透率，根据取样地点的煤层赋存特征，轴压设置为12 MPa，围压设置为9 MPa，孔隙压力为0.5 MPa.

1.3 实验结果分析

1.3.1 不同煤体结构类型煤的渗透率分布实验结果见表1.根据表1作出不同煤体结构煤平均f值和平均渗透率分布图（图3），从图3中可以看出：煤体结构越完整，坚固性系数f值越大;Ⅰ类煤即非破坏煤的平均f值大于0.75，Ⅱ类煤破坏煤的平均f值大于0.5小于0.75，Ⅲ类煤强烈破坏煤的平均f值大于0.3小于0.5，Ⅳ类煤粉碎煤和Ⅴ类煤全粉煤的平均f值小于0.3.煤体结构类型和坚固性系数f值的值域区间有较好的对应关系，煤坚固性系数f值可以作为煤体结构类型划分的一个定量评价指标。

从图3还可以看出，煤体结构类型与渗透率的关系比较复杂，从Ⅰ类煤到Ⅴ类煤渗透率经历了由低到高再降低的变化過程;Ⅱ类煤渗透率最高，Ⅰ类煤次之，然后Ⅲ类煤、Ⅳ类煤和Ⅴ类的渗透率依次降低;不同煤体结构类型煤的渗透率表现出了明显的差异，煤体结构基本能够反映出煤层渗透率的大小。

1.3.2 不同坚固性系数煤的渗透率分布特征煤的结构类型与其渗透率具有明显的相关性，而不同类型煤体结构煤的f值具有相对比较集中的值域区间，因此煤坚固性系数f值与渗透率之间也应存在着某种相对应的关系。根据表1作出渗透率随坚固性系数f值的变化曲线（图4），通过拟合可得到基于坚固性系数的煤层渗透率预测关系公式（1）。

（1）从图4可以看出，随着煤坚固性系数的增加，渗透率呈现出了先增大再减小的变化规律，煤渗透率和坚固性系数的关系近似呈正态分布。根据式（1），存在一临界坚固性系数fc=0.71使得煤渗透率最大，坚固性系数f值越靠近fc，相应的煤渗透率越大;当坚固性系数大于或者小于fc值时，煤渗透率均减少。式（1）中渗透率与f值拟合相关性系数R2=0.935 78，相关度较高。在渗透率峰值fc=0.71处，相应的煤体结构为Ⅱ类煤，这与通常认为的Ⅱ类煤的渗透性最好相一致[23-24]。2

不同坚固性系数煤层水力压裂适用性机理分析

2.1 水力压裂对煤体的影响煤层水力压裂增透的机理[25-26]是利用钻孔通过注水泵站使煤层空隙内水压力升高，并克服最小地应力和煤岩体抗拉强度使裂隙弱面发生扩展、延伸和形成裂隙网络[27-29]，从而为瓦斯运移提供良好的通道，以达到增加煤层渗透性提高瓦斯抽采效果的目的。煤层水力压裂过程会对煤体产生2个效果：生成煤体裂隙和扩展延伸煤体裂隙。无论是煤体裂隙的生成，或者是煤体裂隙的扩展延伸，其实质都可归结为煤体的损伤破坏，煤体生成的裂隙越多，其破坏程度越高，煤体强度越低。煤坚固性系数f值能够定量表征煤体的强度，而煤层的水力压裂增透过程是煤体强度降低的过程，也是煤坚固性系数f值减小的过程，该过程中煤坚固性系数f值只能减小，不能增加。2.2 不同坚固性系数煤层水力压裂适用性分析煤层渗透率是衡量煤层瓦斯运移难易程度的关键参数[30]。在一定的地质区域内，煤层具有相同的地质演化史和构造变形史，煤坚固性系数成为影响煤层渗透率的主要因素，煤层渗透率的大小可用煤坚固性系数来进行表征，即通过测定煤坚固性系数f值的大小，结合已构建的基于坚固性系数的煤层渗透率预测模型实现对煤层渗透率的预测。该渗透率预测方法对压裂后的煤层同样适用，根据构建的基于坚固性系数的煤层渗透率预测模型，水力压裂过程中煤渗透率的变化会出现如下情况。

1）当压裂前煤坚固性系数f0小于临界煤坚固性系数fc时，水力压裂作用使得煤渗透率减小，即水力压裂增透效果有限，不适用于水力压裂增透技术的实施（图5（a））;

2）当压裂前煤坚固性系数f0大于临界煤坚固性系数fc时，水力压裂增透的效果和压裂后煤坚固性系数大小相关。当压裂后煤坚固性系数f1介于fc和f0之间时，水力压裂过程中煤渗透率是增加的，水力压裂的增透效果较好（图5（b））;当压裂后煤坚固性系数f1介于fc和2fc-f0之间时，尽管压裂后煤渗透率相比压裂前是增加的，但是整个过程中煤渗透率实际上经历了先增大后减小的变化规律，水力压裂的增透效果一般（图5（c））;当压裂后煤坚固性系数f1小于2fc-f0时，水力压裂过程中煤渗透率经历了先增大后减小的变化规律，压裂后煤的渗透率比压裂前还小，水力压裂的增透效果较差（图5（d））。

从图5可知，当压裂前煤坚固性系数f0大于临界煤坚固性系数fc时，水力压裂可使煤层渗透率增加，适用于煤层水力压裂增透技术的实施。3 煤层水力压裂工业试验3.1 试验地点概况为了验证不同坚固性系数煤层水力压裂适用性及其水力压裂效果，在夏店煤矿进行了水力压裂工业性试验。夏店煤矿是山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司所属的主力生產矿井，核定生产能力为1.8 Mt/a.该矿主采煤层3#煤层瓦斯含量大，煤层瓦斯透气性系数低，为水力压裂增透目标煤层。试验地点选择在36采区皮带巷里段及36采区皮带巷附近。该区域整体上为一向斜构造，拟压裂区域位于向斜构造的南翼，区域煤层平均厚度5.93 m，煤层倾角8°;煤层顶底板以细砂岩、泥岩为主，煤层底板标高为+471～+440 m，埋深约480 m;受向斜地质构造的影响，越靠近向斜轴部区域，煤体结构越破碎，煤坚固性系数向南东方向呈增大趋势（图6），适宜于不同坚固性系数煤层水力压裂工业试验的实施。

3.2 试验方案通过分析水力压裂前后煤坚固性系数变化情况，研究不同坚固性系数时的煤层瓦斯抽采情况及其水力压裂的适用性和增透效果。具体钻孔布置方案如下：根据区域内煤坚固性系数分布情况设计水力压裂钻孔3个（图6），水力压裂钻孔长度为80 m，直径94 mm，封孔长度30 m，压裂孔1附近煤坚固性系数在0.4左右，压裂孔2附近煤坚固性系数在0.7左右，压裂孔3附近煤坚固性系数在1.0左右。试验过程中，首先施工压裂孔1，压裂孔2和压裂孔3，钻孔施工过程中在压裂段每隔10 m取样进行煤坚固性系数测定;然后采用组合式封孔方法对压裂钻孔进行封孔，封孔完成后依次实施水力压裂;然后在压裂孔1，压裂孔2和压裂孔3的两边3 m处各施工一个测试孔，测试孔长度为80 m，直径94 mm，封孔长度15 m，测试孔布置方法和压裂钻孔一致，测试孔施工过程中从30 m开始每隔10 m取样进行煤坚固性系数测定;最后将所有的压裂孔和测试孔封孔分组联网进行瓦斯抽采。3.3 试验过程不同坚固性系数煤水力压裂工业性试验于2018年1月4～6日在夏店煤矿实施，为了对压裂后的煤层进行瓦斯抽采，水力压裂钻孔采用套管—胶囊组合式钻孔密封方法，水力压裂的泵注施工参数见表2.

3.4 试验结果分析

3.4.1 水力压裂前后煤坚固性系数变化规律分析根据实验方案将每个水力压裂孔两边的测试孔煤坚固性系数取平均值作为压裂孔压裂后的煤坚固性系数大小，可得到水力压裂前后煤坚固性系数统计表3.由于压裂后煤层水分含量较高，会对其坚固性系数的测定造成一定的影响，因此对水力压裂后煤样取样完成后将其置于干燥箱内，待煤中水分含量降低到原始煤层水分含量1.1%～1.6%时再进行坚固性系数测定。

从表3可以看出，水力压裂前后各个水力压裂孔附近煤坚固性系数皆有所降低，这与水力压裂过程中煤体裂隙的产生、扩展延伸导致煤体强度降低的结果是一致的。此外，原始煤坚固性系数较高的煤层，水力压裂后坚固性系数降低的越多;压裂孔1附近煤坚固性系数由0.40降低为0.38，压裂孔2附近煤坚固性系数由0.75降低为0.64，压裂孔3附近煤坚固性系数由1.08降低为0.80，这说明从煤体强度角度而言，水力压裂过程对较高强度的煤体比较有效。

3.4.2 不同坚固性系数煤水力压裂效果分析将各个压裂孔及其两边的测试孔并成一组联网进行瓦斯抽采，并对瓦斯流量数据进行观测，观测方法为前两周每天3次，间隔8 h，其余时间为每天1次，时间总长为3个月。图7和图8分别为各个组的瓦斯浓度和纯流量随抽采时间的变化情况。

从图7和图8可以看出，瓦斯抽采浓度和纯流量随抽采时间呈指数衰减，在前十天时衰减比较严重，随着抽采时间增加衰减程度减少;此外，压裂孔3、压裂孔2和压裂孔1衰减程度依次增加，说明煤的坚固性系数越小衰减程度越大;在整个抽采时间内，压裂孔3，压裂孔2和压裂孔1的瓦斯浓度和纯流量依次减小，说明煤的坚固性系数越大瓦斯抽采的浓度越高，瓦斯纯流量就越大;此外，不同坚固性系数煤的水力压裂增透效果出现较大的差异（图9），压裂孔2和压裂孔3的煤坚固性系数为0.75大于临界煤坚固性系数0.71，压裂孔2和压裂孔3的瓦斯平均浓度可达到40%以上，平均抽采纯流量在0.02 m3/min以上，水力压裂增透的效果较好，而压裂孔1的煤坚固性系数0.4小于临界煤坚固性系数0.71，尽管抽采初期瓦斯浓度和纯流量较高，但是衰减程度较大，平均抽采浓度为32%以下，平均纯流量为0.01 m3/min.

将不同坚固性系数煤层水力压裂平均瓦斯浓度和平均纯流量与原始煤层进行对比（图10）可以看出，煤坚固性系数为1.08的平均瓦斯浓度和平均纯流量分别为原始煤层的1.63倍和3.33倍，增透效果较好;而煤坚固性系数为0.4的平均瓦斯浓度

和平均纯流量分别为原始煤层的1.06倍和1.11倍，与未压裂时的情况基本一致。因此，煤坚固性系数越大，水力压裂增透的效果越好，越适宜于水力压裂技术的实施，煤层水力压裂增透地点要选择在煤坚固性系数较大的区域，与理论分析结果相一致。

4 结 论

1）构建出了基于煤坚固性系数的渗透率预测模型，煤坚固性系数与渗透率的关系近似呈正态分布，存在一临界坚固性系数fc值使得煤渗透率最大。

2）煤坚固性系数对煤层水力压裂的适用性影响显著。当煤坚固性系数大于临界煤坚固性系数fc时，水力压裂可使煤层渗透率增加，适用于煤层水力压裂增透技术的实施。3）工程应用结果与理论分析结果一致，在煤坚固性系数较大的地点实施煤层水力压裂增透技术可获得较好的瓦斯抽采效果。

参考文献（References）：

[1] 李贤忠，林柏泉，翟 成，等.单一低透煤层脉动水力压裂脉动波破煤岩机理[J].煤炭学报，2013，38（6）：918-923.LI Xian-zhong，LIN Bai-quan，ZHAI Cheng，et al.The mechanism of breaking coal and rock by pulsating pressure wave in single low permeability seam[J].Journal of China Coal Society，2013，38（6）：918-923.

[2]富 向.井下点式水力压裂增透技术研究[J].煤炭学报，2011，36（8）：1317-1321.FU Xiang.Study of underground point hydraulic fracturing increased permeability technology[J].Journal of China Coal Society，2011，36（8）：1317-1321.

[3]覃道雄，朱紅青，张民波，等.煤层水力压裂增透技术研究与应用[J].煤炭科学技术，2013，41（5）：79-82.QIN Dao-xiong，ZHU Hong-qing，ZHANG Min-bo，et al.Application and research on seam hydraulic fracture permeability improvement technology[J].Coal Science and Technology，2013，41（5）：79-82.

[4]HUANG Bing-xiang，LIU Chang-you，FU Jun-hui，et al.Hydraulic fracturing after water pressure control blasting for increased fracturing[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2011，48（6）：976-983.

[5]YUAN Bo，KANG Yong，HU Yi，et al.Research on transent switching pressure behaviours and control of hydraulic cutting in coal seams[J].Disaster Advances，2013，6（S1）：137-144.

[6]Olovyanny A G.Mathematical modeling of hydraulic fracturing in coal seams[J].Journal of Mining Science，2005，41（1）：61-67.

[7]Lekontsev Y M，Sazhin P V.Application of the directional hydraulic fracturing at Berezovskaya mine[J].Journal of Mining Science，2008，44（3）：253-258.

[8]蔡成功，王魁军.煤坚固性系数f测定中若干问题的探讨[J].中国矿业大学学报，1996，25（2）：82-86.CAI Cheng-gong，WANG Kui-jun.Study on the problems concerning measurement of coal solidity factor f[J].Journal of China University of Mining & Technology，1996，25（2）：82-86.

[9]孙贤彬，孙东玲.突出预测指标K1和f值确定临界值实验研究[J].矿业安全与环保，2000，27（4）：23-25.SUN Xian-bin，SUN Dong-ling.Trial study of determining critical values of outburst prediction indicators value K1 and f[J].Mining Safety and Environmental Protection，2000，27（4）：23-25.

[10]汤友谊，张国成，孙四清.不同煤体结构煤的f值分布特征[J].焦作工学院学报（自然科学版），2004，23（2）：81-84.

TANG You-yi，ZHANG Guo-cheng，SUN Si-qing.Distributive feature of f value of different coal body structure coal[J].Journal of Jiaozuo Institute of Technology（Natural Science），2004，23（2）：81-84.

[11]袁 梅，何明华，王 珍，等.坚固性系数对含瓦斯煤渗透率影响的实验研究[J].矿业研究与开发，2012，32（3）：39-42.YUAN Mei，HE Ming-hua，WANG Zhen，et al.Experimental study of the influence of solidity coefficient on permeability of coal containing gas[J].Mining Research and Development，2012，32（3）：39-42.

[12]袁 梅，何明华，王 珍，等.含坚固性系数的应力-温度场中瓦斯渗流耦合模型初探[J].煤炭技术，2012，32（3）：214-216.YUAN Mei，HE Ming-hua，WANG Zhen，et al.Preliminary study on model of methane permeability coupling on stress and temperature field with rigidity coefficient[J].Coal Technology，2012，32（3）：214-216.

[13]何明华，王 珍，袁 梅，等.煤的坚固性系数对瓦斯运移的影响[J].煤矿安全，2012，43（11）：5-8.HE Ming-hua，WANG Zhen，YUAN Mei，et al.The influence of coal consistent coefficient on gas migration[J].Safety in Coal Mines，2012，43（11）：5-8.

[14]李红涛，张瑞林.坚固性系数对不同类型结构煤瓦斯渗透特性的影响[J].煤矿安全，2015，46（8）：19-21，25.LI Hong-tao，ZHANG Rui-lin.Influence of firmness coefficient on gas permeability of different types of structure coal[J].Safety in Coal Mines，2015，46（8）：19-21，25.

[15]杨敬娜，苏 慧.坚固性系数对构造煤应力-应变及瓦斯渗透性影响[J].煤矿安全，2016，47（8）：12-15.YANG Jing-na，SU Hui.Effect of firmness coefficient on tectonic coal gas permeability and stress-strain[J].Safety in Coal Mines，2016，47（8）：12-15.

[16]郭红玉，苏现波，夏大平，等.煤储层渗透率与地质强度指标的关系研究及意义[J].煤炭学报，2010，35（8）：1319-1322.GUO Hong-yu，SU Xian-bo，XIA Da-ping，et al.Relationship of the permeability and geological strength index（GSI）of coal reservoir and its significance[J].Journal of China Coal Society，2010，35（8）：1319-1322.

[17]鄭同社.水力压裂煤储层卸压增透技术的适用性分析[J].河南理工大学学报（自然科学版），2013，32（5）：536-539.ZHENG Tong-she.Adaptability analysis of technique to improve gas permeability of coal seam by hydraulic fracturing[J].Journal of Henan Polytechnic University（Natural Science），2013，32（5）：536-539.

[18]马瑞峰.五阳矿低透气煤层水力压裂卸压增透技术研究及应用[D]西安：西安科技大学，2014.MA Rui-feng.Research and application on pressure relief and permeability increasing in low permeability coal seam by hydraulic fracturing in Wu Yang coal mine[D].Xi’an：Xi’an University of Science and Technology，2014.

[19]李新旺，吕华永，李 丽.不同侧压系数和坚固性系数对煤层水力压裂的影响分析[J].煤炭技术，2016，35（12）：152-154.LI Xin-wang，LV Hua-yong，LI Li.Effects and analysis of different lateral pressure coefficients and consistent coefficient for coal seam hydraulic fracturing[J].Coal Technology，2016，35（12）：152-154.

[20]焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M].北京：煤炭工业出版社，1991.Gas Geology Research Laboratory of Jiaozuo Mining Institute.Coalbed gas geology[M].Beijing：Coal Industry Press，1991.

[21]申恒明，李国庆，成 龙.不同煤体结构高阶煤基质的甲烷吸附实验研究[J].西安科技大学学报，2015，35（1）：38-42.SHEN Heng-ming，LI Guo-qing，CHENG Long.Adsorption experiment of methane in different types of tectonically deformed high-rank coals[J].Journal of Xi’an University of Science and Tech nology，2015，35（1）：38-42.

[22]Nathan Deisman，Mehdi Khajeh，Richard J Chalaturnyk.Using geological strength index（GSI）to model uncertainty in rock mass properties of coal for CBM/ECBM reservoir geomechanics[J].International Journal of Coal Geology，2013，112（7）：76-86.

[23]钟玲文，员争荣，李贵红，等.我国主要含煤区煤体结构特征及与渗透性关系的研究[J].煤田地质与勘探，2004，32（S1）：77-81.

ZHONG Ling-wen，YUAN Zheng-rong，LI Gui-hong，et al.Study on coal structure characteristics and permeability in major coal-bearing areas in China[J].Coal Geology & Exploration，2004，32（S1）：77-81.

[24]白 鸽，张遂安，张 帅，等.煤层气选区评价的关键性地质条件-煤体结构[J].中国煤炭地质，2012，24（5）：26-29.BAI Ge，ZHANG Sui-an，ZHANG Shuai，et al. Key geological conditions for coalbed methane selection evaluation-coal structure[J].Coal Geology of China，2012，24（5）：26-29.

[25]乌效鸣，屠厚泽.煤层水力压裂典型裂缝形态分析与基本尺寸确定[J].地球科学——中国地质大学学报，1995，20（1）：112-116.WU Xiao-ming，TU Hou-ze.Morphological analysis and geometrical size determination of representative hydraulic fractures in coal seam[J].Earth Science：Journal of China University of Geosciences，1995，20（1）：112-116.

[26]鄧广哲，王有熙.煤层定向水压致裂机理研究[J].西安科技大学学报，2014，34（6）：664-669.DENG Guang-zhe，WANG You-xi.Mechanism of directional hydraulic fracturing in coal seam[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，34（6）：664-669.

[27]郭启文，韩 炜，张文勇，等.煤矿井下水力压裂增透抽采机理及应用研究[J].煤炭科学技术，2011，39（12）：60-64.GUO Qi-wen，HAN Wei，ZHANG Wen-yong，et al.Study on mechanism and application of hydraulic fracturing and permeability improvement gas drainage in underground mine[J].Coal Science and Technology，2011，39（12）：60-64.

[28]王 鹏，茅献彪，杜春志，等.煤层钻孔水压致裂的裂缝扩展规律研究[J].采矿与安全工程学报，2009，26（1）：31-35.WANG Peng，MAO Xian-biao，DU Chun-zhi，et al.Study on the propagation mechanism of the crack for the borehole hydraulic fracturing in coal seam[J].Journal of Mining & Safety Engineering，2009，26（1）：31-35.

[29]邓广哲，齐晓华，王 雷.水压致裂提高块煤率的机理及应用[J].西安科技大学学报，2017，37（2）：187-193.DENG Guang-zhe，QI Xiao-hua，WANG Lei.Mechanism and application of lump coal rate improvement based on hydraulic fracturing[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2017，37（2）：187-193.

[30]孙光中，荆永滨.加卸载作用下构造煤峰值前渗透率变化特征试验研究[J].西安科技大学学报，2016，36（2）：193-199.SUN Guang-zhong，JING Yong-bin.Experimental study on pre-peak permeability of coal samples under axial stress loading and unloading[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2016，36（2）：193-199.