平煤十一矿注水防治环境地质动力灾害技术参数优化研究摘要
冲击地压和瓦斯突出复合动力灾害是深部煤矿开采过程中面临的一种严重的环境地质问题。随着矿井开采范围和深度的增大,环境地质动力灾害造成了地下空间环境恶化,严重威胁了工作人员人生安全以及对深部煤炭资源的开发造成严重影响。而煤层注水技术防治动力灾害是各煤矿开采十分有效的技术手段,但随着开采深度、地应力的增大和煤体渗透性降低,注水效果的保证一直是个难题。注水参数的优化对提高注水效果有重要作用。然而,针对低渗透高应力煤层,注水对煤层应力场的变化影响研究较少,本文针对平煤十一矿24030大采高工作面实际注水情况,开展了煤层注水可注性分析,在此基础上,提出了注水优化方案。本文的研究内容和成果如下。开展了煤样可注性和物理力学实验,得到了24030工作面为可注煤层,表明可以进行煤层注水工作,并且浸水后煤体冲击倾向性由弱变无,实验结果表明,注水可防治灾害发生。但是通过调查了解,24030工作面实际注水效果不佳,需要进一步研究。研究了水在煤层中的运动过程,建立了水-气-固运动方程,分析了煤层注水基本原理,研究结果表明:煤层注水能够驱替瓦斯、降低冲击倾向性。煤体孔隙越均匀,煤体水饱和度越大,煤体中瓦斯越少。并通过数值模拟对24030工作面煤层进行了湿润半径分析,结果表明:随着注水压力与注水时间的增大,湿润范围也逐渐增大,但当注水压力为5MPa、注水时间为7d后,湿润范围增加不再明显,所以注水压力5MPa、注水时间7d为最佳;对原注水参数进行了数值模拟分析,结果表明:原注水参数注水湿润半径较小,未能达到注水要求,提出注水参数优化方案,通过数值模拟分析表明:湿润范围影响了应力场变化,当钻孔间距为6m、钻孔布置方式为上下交错布置时,湿润范围最佳,应力集中程度最低,有效的降低了24030工作面回采过程中复合动力灾害危险性。此结果为注水的优化参数。
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