煤層注水水壓、孔隙率、水分分布及變化規(guī)律模擬研究.pdf

1、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comsol4.3b2

2、D進行了數(shù)值模擬計算，通過相關理論分析及研究結(jié)合現(xiàn)場測試所得相關基礎參數(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Gauss2D分布。<

3、br>　　(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

4、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