采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究

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1、工程硕士专业学位论文采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究StudyontheWaterInfusionoftheBoreholealongtheSeaminCoalMiningFace作者：胡华磊校内导师：杨庚宇教授陈学习教授校外导师：柴铁锤高工华北科技学院二零一五年六月中图分类号X9学校代码11104UDC密级公开华北科技学院工程硕士专业学位论文采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究StudyontheWaterInfusionoftheBoreholealongtheSeaminCoalMiningFace作者胡华磊校内导师杨庚宇、

2、陈学习校外导师柴铁锤申请学位工程硕士专业学位培养单位研究生处学科专业安全工程研究方向煤矿瓦斯防治答辩委员会主席周心权评阅人陈鹏、徐景德二○一五年六月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。校内导师签字：校外导师签字：年月日致谢本论文是在校内导师杨庚宇教授以及校外导师柴铁锤高工的悉心指导下完成的，没有导师的指导、鼓励及资金上的大力

3、支持，论文是不可能得以顺利完成的。师从三载，收获颇丰。感谢攻读硕士期间的另一位指导老师陈学习教授，陈老师优秀的做人品质，严谨的治学态度，开拓创新的精神，忘我的工作精神给学生树立起潜移默化的典范作用。感谢华北科技学院基础部吴金随老师，在煤层注水分形模型的建立以及注水湿润半径理论表达式推导等方面，给予我的大力支持和帮助！感谢郑煤集团白坪煤矿的各位领导以及张丽友学长在课题工作期间给予的大力帮助！感谢华北科技学院研究生院以及工程学院全体老师对我的指导和帮助！感谢韦善阳老师、李琦硕士、常忠乾硕士、龚珑硕士、金文广硕士、王伟硕士、张彦克硕士、毕瑞

4、卿硕士、葛须宾硕士、徐永硕士等人在实验和论文撰写过程中的帮助和建议！感谢我的父母对我学业上的大力支持和默默奉献！最后，向在百忙之中对本论文审阅的各位专家致以诚挚的谢意！摘要在深入分析国内外煤层注水技术研究现状的基础上，本文采用理论分析、实验室实验研究、数值模拟分析及现场试验相结合的方法，对煤层注水过程中水在煤体内湿润半径扩展情况进行研究。利用分形理论，建立了厚煤层注水平面径向流的分形模型及注水半径的计算关系式：21284-DAf0lnr012122121t=Rrlnr-RlnRrln

5、r-40000Dfmaxp-p0R2222建立了薄煤层注水平面平行流的分形模型及注水半径的计算关系式：21284-DAf0122t=4LLr-00L-rDfmaxp-p0g2基于FLUENT数值模拟软件，模拟分析了不同注水压力、不同注水时间、不同渗透率条件下，煤层煤层的湿润半径扩展规律。结果表明：（1）相同注水压力、相同煤层渗透率条件下，随着注水时间的延长，水流通过钻孔逐渐向四周煤体内渗流，且径向运移距离要大于轴向运移的距离。当注水时间到8h时，钻孔的径向的润湿半径已

6、经超过5m了。（2）相同注水时间、相同煤层渗透率条件下，一定范围内随着注水压力的增大，注水湿润半径不断变大。（3）相同注水压力、相同注水时间条件下，随着渗透率的增大注水湿润半径随之增大。渗透率对煤体注水效果的影响是显著的。在郑煤白坪矿进行了煤层注水现场实验，实验结果表明距离注水钻孔5-6m范围内，煤体水份增量一般大于1%，基本上具有一定规律性，因此可认为钻孔的有效湿润半径约为5-6m，与理论计算接近，与数值模拟结果十分接近，证明了理论计算公式的可行性。该论文有图39幅，表17个，参考文献66篇。关键词：煤层注水；分形理论；湿润半径；数

7、值模拟；渗透率IAbstractInthisthesis,thewettingradiusofcoalseamwaterinjection.wasstudiedbythecombinedmethodoftheoreticalanalysisandlaboratoryexperimentalstudyandnumericalsimulationandfieldtest.Fractalmodelofradialflowinhorizontalplaneofthickcoalseaminjectionandthewettingradiusc

8、alculationformulaisestablished：21284-DAf0lnr012122121t=Rrlnr-RlnRrlnr-40000Dfmax