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《安徽理工大学》 2011年
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煤层注水渗流特性研究及数值模拟分析

王志生  
【摘要】:煤层注水作为矿井粉尘防治的主要技术措施,具有广泛的应用。本文采用理论分析、实验室实验研究、数值模拟分析及现场注水试验相结合的方法,对煤层注水过程中水在煤体内的渗流特性进行研究。为了研究应力、注水压力等因素对煤体渗透性的影响,研制了煤岩样渗透率测试装置;运用该装置,对压力水在煤体中的渗流特性进行实验研究,主要包括围压、夹持器入口水压(模拟注水压力)等因素对煤体渗透率的影响;然后运用comsol模拟软件对煤层注水过程中不同注水压力情况下水压分布和速度场分布进行数值模拟分析;最后对12128试验工作面注水过程中注水压力与注水量等参数之间的关系进行研究,并对不同注水压力下的湿润半径进行了考察。 通过实验研究得出煤样渗透率随着围压的增大而减小,煤样渗透率与围压之间存在一元二次多项式的函数关系;渗透率对应力很敏感,不同煤样的应力敏感性比较相似;随着夹持器入口水压的增大,煤样的渗透率呈现上升趋势,煤样渗透率与水压近似存在三次方的关系,入口水压超出一压力值后对渗透率的影响作用有所减弱;由数值模拟结果得出,在注水钻孔附近,孔隙水压以钻孔为中心不断向外递减,注水孔周围的水压分布近似成椭圆状向四周扩展,随着注水压力的增大,湿润范围不断扩大,注水钻孔附近流速较大,水流由注水孔向四周扩散,流速越来越小;12128试验工作面单孔注水量与注水压力成线性关系,现场对注水参数之间关系的考察与实验研究结果较吻合;随着注水压力的增大,湿润半径也越大,现场考察结果与数值模拟结果所反映出的规律性较为一致。
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TD714.4

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