【摘要】：煤層注水在煤礦安全和生產(chǎn)中具有重要意義,特別是在瓦斯治理、粉塵防治、沖擊地壓預防、軟化煤體等方面具有重要作用。因此在煤體注水之后對煤體結(jié)構(gòu)(如孔隙率、滲透率)的變化和分布進行相關(guān)研究是非常必要的；煤體注水的另外一個重要現(xiàn)象是注水后隨之出現(xiàn)水分的增加,這不僅對煤體的結(jié)構(gòu)等具有重要影響,同時還可以控制瓦斯和粉塵等,所以以上幾個方面的研究尤為重要,開展注水之后煤體結(jié)構(gòu)及濕潤范圍變化規(guī)律的研究具有重要意義。采用comso14.3b 2D進行了數(shù)值模擬計算,通過相關(guān)理論分析及研究結(jié)合現(xiàn)場測試所得相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù),建立了煤體注水的二維數(shù)值模擬模型,通過數(shù)值模擬結(jié)合后處理計算了注水壓力4-14 MPa壓力、注水時間0-6 d注水后鉆孔周圍煤體的水壓分布、孔隙率分布、水分分布及其變化規(guī)律,通過一系列研究得出以下主要結(jié)論：(1)注水后鉆孔周圍的水壓和孔隙率、滲透率呈現(xiàn)出圓形分布,水分分布具有橢圓形等值線分布；水壓、孔隙率和滲透率以及水分分布都符合G auss2D 分布。(2)注水過程中鉆孔周圍煤體的水壓、孔隙率和水分都隨著注水時間和注水壓力的升高逐漸增大并向更遠處迅速擴展,水分分布等值線在x軸方向發(fā)展的趨勢更為明顯；水分分布在縱向和橫向上具有明顯的各向異性,其分布在橫向和縱向的比例為1.64174。(3)水壓分布等值線、孔隙率分布等值線與水分分布等值線的中心始終保持為鉆孔的中心。鉆孔周圍煤體的孔隙率隨著注水時間的延長,當水分增加到一定程度時煤體的孔隙率開始變大,隨著水分的增加,孔隙率也逐漸增加,當煤體水分達到一定值時會出現(xiàn)煤體孔隙率升高速率加快的拐點,與鉆孔的距離越遠孔隙率升高的水分拐點越低,拐點的最低含水率為2.5%；注水后煤體孔隙率與注水之后該處的水壓之間具有直線關(guān)系,注水壓力越大,直線的截距越小,斜率越大。(4)注水過程中存在一個關(guān)鍵的迅速突破的高壓值,當注水壓力大于該壓力時注水效果才能更加明顯,針對本文的研究范圍注水壓力10 MPa為突破壓力。(5)根據(jù)注水的數(shù)值模擬及后處理所得數(shù)據(jù),經(jīng)過逐步回歸、指數(shù)回歸、多項式回歸、直線回歸等方法建立了注水后鉆孔周圍煤體水壓分布、孔隙率分布、水分分布等關(guān)于注水壓力和時間的在不同位置處的分布函數(shù)。以上研究結(jié)果表明,依據(jù)合適的理論和物理方程,建立多物理場耦合的數(shù)值模擬模型對煤層注水進行研究不僅能較大程度降低工作量,還有利于開展多因素綜合研究,對注水問題的研究更加充分,有利于更加全面的了解煤層注水的效果。對指導煤體注水的工程設(shè)計和考察能否達到預期效果具有指導意義。
【圖文】：

圖２．２幾何框架的構(gòu)造逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邐Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ邋ｏｆ邋Ｇｅｏｍｅ化ｉｃ逡逑圖２．２顯示了注水模型的幾何框架的構(gòu)造，為了方便研究本文采用的是單孔注水，圖逡逑形的中屯、極為注水鉆孔，注水鉆孔的半徑為２５邋ｍｍ，研巧區(qū)域?qū)挘玻埃�，高１２邋ｍ。逡逑４邋＜ｉ？邋＇＾＇ＫＺＪＳｍＺ邐■邋ｉｉｓｉｍｐｆｃ邋ｔｉｏｏｖ邐：。，Ａ，邐＂邋邋邐邐＇．邋’邋’’邋邋邋邋＇邋Ｉ邋＇Ｉ逡逑４邋８邋生＊定義邐．邐邋．．邐Ｖｉ逡逑ｈ邋？＊＊邐ｉｌ邐一；感，＇心．壞邐，，句邐ｖ＇邐椝逡逑？由邐；ｊ邋ｒ進邋邐？？……——Ｉ邋＇邋＇邋！、？邐Ｕ邐．邋＞ｆ．邋■邐．，．．．：離逡逑＞邋ｒ邋ＳＸ邐Ｕａ邐？邐‘１邐■：舅逡逑：，／、幾ｉ｜邋ｉＪＯ邐？邐．邐；邐？邐．＇；弓 逡逑；？？行Ｂ邐：！邋ｉ？邐置達！邐ｒ邐ｇ逡逑＇８３0，＂，定＊切９邐：ｉ邋Ｉ邐專邐ｉ邋？ｉ邐．．．．．邐？逡逑ｒ■＇安《巧１＊｜？１邐ｒ邐邐邐邋■邋■邋＇邋■邋？邋邋邐邐邐＾逡逑重巧》１邐１邋邐邐逡逑三巧１＃~彛卞危�；１M觥觶浚�？逦—’逦－邋：：Ｊ辶x顯浦夢保у五五澹赍巍鰣澹殄義希瑰澹

本文編號：2551738