深部开采煤层高压注水逾渗机理和工艺技术的研究

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1、论文题目：深部开采煤层高压注水逾渗机理与工艺技术研究作者姓名：于岩斌入学时间：2009年9月专业名称：安全技术及工程研究方向：灾害预测与防治指导教师：程卫民职称：教授论文提交日期：2012年6月论文答辩日期：2012年6月授予学位日期：ThePercolationMechanismandTechnologyResearchofHigh-pressureWaterInjectionofDeepMiningADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirem

2、entsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyYuYanbinSupervisor:ProfessorChengWeiminCollegeofResourcesandEnvironmentalEngineeringJune2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作

3、鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualif

4、icationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要国内外研究、实践证明，煤层注水是一种积极主动减少粉尘产生的有效方法，同时具有降温、延长自然发火期、预防冲击地压、挤排瓦斯等功效。近年来，随着对能源需求量和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采阶段。深部开采煤层“三高一扰”问题突出，原煤岩应力高、孔隙裂隙不发育、渗透率低、瓦斯含量高且压力大等问题严重制约着煤层注水技术的推广应用。针对上述

5、问题，本文以东滩煤矿1305工作面煤岩为例，利用MTS815.03电液伺服岩石试验系统进行了煤岩试件的单轴抗压、抗拉以及三轴压缩与渗透特性试验，并对比不同条件下的试验结果，分析了应力、水压作用对煤岩的基本力学性能与渗透特性的影响；运用渗流与力学理论对试验结果进行探讨，分析了埋深、水压、应力对裂隙煤岩渗透性能的影响，以及水压对煤岩的挤入、劈裂等破坏情况，从理论角度解释了煤层注水过程中水在沟通裂隙中的渗透运动、组合孔隙中的压差运动、死端孔隙以及微孔隙中的毛细运动与扩散运动等过程；通过逾渗理论与双重介质

6、理论的有机结合，建立了煤岩裂隙孔隙双重介质逾渗模型，并利用该模型与煤岩渗透特性试验数据对应力、水压作用下深部开采煤层高压注水过程中的逾渗机理进行了分析，得出不同条件下煤岩发生逾渗相变时的空隙率，即逾渗阈值分别为φ-0.56228%、φ-0.55368%、φ-0.4553%、φ-0.49384%、φ-0.49384%、φ-0.462%、φ-0.28163%，且相变前后呈现两处渗流增速较高点，并确定了其对应的应力状态，为合理确定煤层注水区域与参数提供了依据。本文在理论分析与试验研究的基础上，设计优化了

7、不同区域高压、低压相互配合的煤层高压注水逾渗工艺技术，并在东滩煤矿1305工作面进行了现场应用试验。试验结果显示，煤层高压注水逾渗工艺技术有效的改善了难注水煤层的渗透性能，提高了煤层注水量，取得了较好的煤体湿润效果，达到了防灾减灾目的。关键词：深部开采，煤岩力学试验，渗透性能，逾渗，双重介质，煤层注水山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTThedomesticandforeignresearchstatusandpracticeshaveprovedthatcoalseamwaterinje

8、ctionisaneffectivewaytoreducethegenerationofthedust,meanwhile,theeffectsofcooling,theextensionofthespontaneouscombustionstage,thepreventionofrockburst,gaspressinganddischargingcanalsobereached.Inrecentyears,withconstantlyincreasingdemandforene