深部開采煤層高壓注水逾滲機(jī)理與工藝技術(shù)研究.pdf

1、國內(nèi)外研究、實(shí)踐證明，煤層注水是一種積極主動(dòng)減少粉塵產(chǎn)生的有效方法，同時(shí)具有降溫、延長自然發(fā)火期、預(yù)防沖擊地壓、擠排瓦斯等功效。近年來，隨著對(duì)能源需求量和開采強(qiáng)度的不斷加大，淺部資源日益減少，國內(nèi)外礦山都相繼進(jìn)入深部資源開采階段。深部開采煤層“三高一擾”問題突出，原煤巖應(yīng)力高、孔隙裂隙不發(fā)育、滲透率低、瓦斯含量高且壓力大等問題嚴(yán)重制約著煤層注水技術(shù)的推廣應(yīng)用。
　　針對(duì)上述問題，本文以東灘煤礦1305工作面煤巖為例，利用MTS81

2、5.03電液伺服巖石試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了煤巖試件的單軸抗壓、抗拉以及三軸壓縮與滲透特性試驗(yàn)，并對(duì)比不同條件下的試驗(yàn)結(jié)果，分析了應(yīng)力、水壓作用對(duì)煤巖的基本力學(xué)性能與滲透特性的影響；運(yùn)用滲流與力學(xué)理論對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行探討，分析了埋深、水壓、應(yīng)力對(duì)裂隙煤巖滲透性能的影響，以及水壓對(duì)煤巖的擠入、劈裂等破壞情況，從理論角度解釋了煤層注水過程中水在溝通裂隙中的滲透運(yùn)動(dòng)、組合孔隙中的壓差運(yùn)動(dòng)、死端孔隙以及微孔隙中的毛細(xì)運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)等過程；通過逾滲理論與雙重

3、介質(zhì)理論的有機(jī)結(jié)合，建立了煤巖裂隙孔隙雙重介質(zhì)逾滲模型，并利用該模型與煤巖滲透特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)力、水壓作用下深部開采煤層高壓注水過程中的逾滲機(jī)理進(jìn)行了分析，得出不同條件下煤巖發(fā)生逾滲相變時(shí)的空隙率，即逾滲閾值分別為φ-0.56228％、φ-0.55368%、φ-0.4553%、φ-0.49384%、φ-0.49384%、φ-0.462%、φ-0.28163%，且相變前后呈現(xiàn)兩處滲流增速較高點(diǎn)，并確定了其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)，為合理確定煤層注水