第２２卷第２期华北科技学院学报Ｖｏｌ２２Ｎｏ２
２０２５年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ２０２５
注水流量对裂缝跨界面动态扩展规律影响分析
１，２，３１，２，３４５
马登云，马衍坤，王小岐，周健
（１安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南２３２００１；
２安徽理工大学煤矿深井开采灾害防治技术科技研发平台，安徽淮南２３２００１；
３安徽理工大学矿山安全高效开采安徽省高校工程技术研究中心，安徽淮南２３２００１；
４京昆高速铁路西昆有限公司，重庆４０００２０；５中铁隧道局集团有限公司，广东广州５１１４００）
摘要：为了探究注水流量对裂缝跨界面动态扩展过程的影响，采用单面可视化真三轴水力压裂
试验系统，开展了顶板导向水力压裂试验，研究了裂缝跨界面扩展过程的水压曲线变化和缝网展布
形态特征。研究结果表明：注水流量由６０ｍＬ／ｍｉｎ增至１００ｍＬ／ｍｉｎ时，起裂压力从４５７ＭＰａ增至
８５０ＭＰａ，起裂时间从１２ｓ缩短至６ｓ；随着注水流量的增加，裂缝总长度和岩层裂缝长度呈现减小
的趋势；煤层裂缝长度呈现先增大后减小的变化趋势，而在注水流量为８０ｍＬ／ｍｉｎ时，煤层裂缝长
度占比达到最大为３９７８％；利用分形理论对不同注入流量下的裂缝网络进行定量对比和分析，发
现随着注水流量的增加，分形维数从１３７７５减少至１２１６０，说明裂缝网络的复杂程度在变低，岩
层分形维数随着注水流量的增加呈减小的趋势，煤层分形维数随着注水流量的增加，呈现先增大后
减小的趋势，在注水流量８０ｍＬ／ｍｉｎ时达到最大值１１８３４。研究结果可为顶板水力压裂技术工艺
参数设计提供参考。
关键词：顶板水力压裂；注水流量；水压曲线；裂缝动态扩展；分形维数
－－－
中图分类号：ＴＥ３５７１文献标志码：Ａ文章编号：１６７２７１６９（２０２５）０２００８３０８
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗａｔｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｆｌｏｗｒａｔｅｏｎｔｈｅ
ｄｙｎａｍｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎｌａｗｏｆｃｒａｃｋｓａｃｒｏｓｓｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ
１，２，３１，２，３４５
ＭＡＤｅｎｇｙｕｎ，ＭＡＹａｎｋｕｎ，ＷＡＮＧＸｉａｏｑｉ，ＺＨＯＵＪｉａｎ
（１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｆｏｒＳａｆｅａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔＭｉｎｉｎｇｏｆＣｏａｌＭｉｎｅｓ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｌａｔｆｏｒｍｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ
ＣｏａｌＭｉｎｅＤｅｅｐＳｈａｆｔＭｉｎｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；３ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉ