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《辽宁工程技术大学》 2004年
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阜新矿区冲击地压及其注水防治研究

宋维源  
【摘要】:煤层注水预防冲击地压成本低、操作简单、适应性强,一直是预防冲击地压的首选措施,但过去缺乏相应的研究,以至迄今仍停留在试验水平上。因而本文以阜新矿区高瓦斯含量、孔隙压力高的冲击地压预防为背景,对煤层注水预防冲击地压进行了研究。本文主要内容如下: 1、通过实验研究煤浸水时间与含水率的关系,含水率对煤物理力学性质破坏特性的影响,确定了煤层不致发生失稳破坏的临界含水率,从而得到了注水防治冲击地压,水充满注水区域所需要的浸水时间,同时根据物理化学理论,阐述了注水预防冲击地压是由于煤为水湿润后,通过煤水的表面作用,水为煤所湿润时,水分子挤入了煤分子之间,增大了煤分子距离,减少了分子之间的范得华力,因而改变了煤的物理力学性质及破坏特性。 2、煤层注水实际上是水由钻孔进入煤层,由钻孔附近向周围煤层推进驱气,水占领水驱气后的区域的过程,进行水驱替的研究后,建立了水驱气的数学模型,改变了过去将注水过程中水在煤层中流动,视为对煤层中原有的水流动进行的渗流场的分析。 3、将水、气视为不可压缩流体,分别对适用于厚煤层平行径向流的活塞式水驱气问题及适用于薄煤层的平面流活塞式水驱气问题求解,以及将气体作为可压缩性流体,水仍视为不可压缩性流体,对于平面径向流的水驱气问题求解,从而得到了水气界面位置随时间变化的关系式。可以确定不同水驱气过程中,水流至煤层指定位置,即将需要注水区域注满水所需要的时间。或在指定时间内能够注满煤层区域的范围,以便确定提前注水时间和注水孔的布置方案。通过比较,得出了将气假设为不可压缩流体后,误差可满足工程要求。 4、煤层不是单纯孔隙介质,而是典型的双重介质中的双孔介质。为了深入在理论上研究煤层注水驱气过程中流体的流动,按照煤层系双孔介质的实际,进行煤层注水时,建立了水在煤层中由钻孔向四周平面径向流动微分方程组,首先讨论了无吸渗作用,即水不湿润煤层的双孔介质平面径向流,在此条件下,因煤层孔隙喉径太小,水分子团不能进入,隙间无流体流动,仍为单一裂隙渗流,其水气驱替与单纯孔隙水气驱替相近,渗流为稳定流时情况也与此相同。然后讨论了有吸渗作用,煤层注水首先进入裂隙系统驱气,并将基质块孔隙空间包围,当水 为湿润流体时,由于吸渗作用,水分子将沿基质块孔隙壁进入孔隙空间,将其中 的气体挤出孔隙进入裂隙,因而在水驱气后,区域将成为具有不同饱和度的水气 两相流,再补充吸渗方程,从而建立了有吸渗作用的平面径向流水、气驱替的数 学模型,采用特征线法则可求解得到饱和度为零的水气两相流位置与时间的关系, 同样可得到任意时刻水驱气时前锋达到的位置。 5、对现己有盛行的冲击地压发生理论进行了论述,由于建立在煤岩破坏机理 上的失稳理论(该理论具有广泛的物理基础)更为符合实际。并说明了以上研究 结果在阜新矿区五龙矿预防冲击地压中的应用。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TD324

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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2 潘一山;冲击地压发生和破坏过程研究[D];清华大学;1999年
3 兰天伟;大台井冲击地压动力条件分析与防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
4 郭建卿;液固全耦合爆破致裂防治冲击地压机理与应用研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
5 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
6 王超;基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D];中国矿业大学;2011年
7 代高飞;岩石非线性动力学特征及冲击地压的研究[D];重庆大学;2002年
8 潘立友;冲击地压前兆信息的可识别性研究及应用[D];山东科技大学;2003年
9 宋维源;阜新矿区冲击地压及其注水防治研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
10 成云海;微地震定位监测在采场冲击地压防治中的应用[D];山东科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李雪青;阜矿集团五龙煤矿冲击地压事故分析与综合防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
2 任勇杰;新汶矿区深部冲击地压防治与管理技术研究[D];山东科技大学;2006年
3 公衍梅;基于损伤的冲击地压理论研究及应用[D];辽宁工程技术大学;2007年
4 林东;跃进矿集中开采条件下冲击地压防治技术研究[D];河南理工大学;2009年
5 徐厚学;江合煤矿煤岩层冲击地压危险性与防治技术研究[D];重庆大学;2010年
6 王凯;深部矿床开采冲击地压的混沌理论研究[D];重庆大学;2010年
7 阚兴;大安山矿房山采区顶板活动规律及冲击地压研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
8 闫河;基于遗传算法和人工神经网络相结合的冲击地压预测的研究[D];重庆大学;2002年
9 王志辉;孙村矿冲击地压区域预测研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
10 李兴伟;工作面冲击地压声发射模式与应用[D];山东科技大学;2004年
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