告成煤矿21031综采面煤层深孔高压注水防尘技术

煤层深孔高压注水技术是煤矿采煤工作面防治矿尘的主要技术措施之一,根据告成煤矿21031综采工作面进行的煤层注水试验,介绍了煤层深孔注水技术工艺及参数,并对注水前后粉尘浓度进行考察分析,得出深孔煤层注水是降低综采工作面粉尘浓度的一项有效技术措施。     

“三软”煤层中高低压配合长短孔煤层注水应用

针对宋楼煤矿井田煤层的现状,采用静压中长孔预注水、煤巷维修浅孔高压预注水等煤层注水方式,从而解决了扩修时巷道顶煤和帮煤冒落问题,减少了扩修安全事故的发生,降低了职工劳动强度。     

高压注水煤层力学特性演化数值模拟与试验研究

 为从细观上揭示高压注水过程中煤体裂隙扩展、应力场演化和高压水体在煤体中的渗流规律,利用考虑煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点以及煤岩介质变形破裂过程中透气性的非线性变化特性特征并基于煤岩破裂过程固–流耦合动力学模型开发的RFPA2D-Flow软件系统对祁南煤矿721工作面煤层高压注水进行数值模拟,同时进行高压注水现场试验研究。数值模拟结果表明：在高压水挤压作用下,钻孔周围煤体逐渐损伤、破坏,裂隙进一步扩展,渗透能力大大增加,渗透系数最大可以由0.5 m/d增加到1 580.0 m/d,在钻孔附近煤体处平均增加14倍。现场试验结果表明：采取高压注水工艺后,工作面前方煤体卸压带宽度由2.5 m增加到3.5 m,应力集中带向煤体深处推移1.0 m,表明高压注水消突效果比较明显。     

木城涧矿煤层高压注水的数值模拟分析

为解决京煤公司木城涧矿冲击地压灾害问题，在煤巷掘进时实施预先煤层注水。为研究煤体的渗透特征，在该矿北8槽煤掘进工作面进行了现场单孔等压注水试验，测定了钻孔两侧煤体的湿润水分增值。依据该试验数据用可变容差最优化搜索方法对模型参数进行反演，得到煤体的导水和贮水特征参数，表明该北8槽煤属低湿润饱和煤层，导水性差，适合用高压注水。用数值模拟方法详细描述了在7．0MPa压力下的煤层注水动态过程，通过模拟计算，给出了注水压力-时间-湿润范围三者的动态变化关系。分析了在不同注水压力下的湿润分布的特点，指出合理湿润效果的注水压力在10．0MPa以上。     

电荷感应法检测煤层注水防冲效果研究

为了探究电荷感应法检测煤层注水防冲效果,采用试验方法开展了不同含水率煤样单轴压缩破坏电荷规律的研究。理论分析了水对煤样物理力学性质和煤样产生电荷信号特征影响的规律,并对现场煤层注水过程进行了电荷感应现场监测,分析了注水前、中、后电荷信号变化规律以及产生原理。研究结果表明:水的存在减弱了煤样内部颗粒之间的摩擦作用,促进了微孔裂隙的增长与发育,导致水对电荷信号的产生起到弱化作用,出现有应力降而无电荷信号产生以及电荷信号滞后的现象;随含水率增高,煤样电荷均幅呈指数函数递减趋势;得到了煤样电荷均值与含水率的关系式,进而得到耿村煤矿符合煤层注水防冲要求的含水率增量对应的电荷降幅理论百分比为50.13%。由此可根据现场煤层注水前、后电荷降幅实际百分比与理论百分比相比较,就可对煤层注水防冲效果进行初步评价;现场监测结果表明煤层注水前和注水过程中,监测的电荷幅值较大,注水后电荷幅值与注水前相比降幅为52.65%,大于试验室理论结果,符合煤层注水要求。因此,电荷感应方法可以用来检测煤层注水防冲效果,但还需要大量的试验室以及现场试验进行不断的修正和完善。     

高压注水对煤体瓦斯解吸特性影响的试验研究

 为了研究高压水作用后的煤层瓦斯解吸特性,依据地面水力压裂煤层抽采煤层气的方案和工艺,设计一系列含瓦斯煤体注水后的解吸特性试验,说明实际状态下的含瓦斯煤体在受到高压水的长期作用后解吸能力及规律的变化。试验装置采用自主研制的吸附–注水–解吸成套设备,分阶段地进行吸附、高压注水和解吸试验,对于不同煤种同等吸附压力下、相同煤种不同吸附压力下的块状原煤进行自然解吸和不同压力下的高压注水解吸试验,以获得不同条件下试验煤体的瓦斯解吸规律。结果表明：(1) 在相同吸附平衡压力下,试验用1–1#贫煤的自然解吸率为56.17%,略高于试验用2–1#无烟煤的51.50%,与矿井实际的条件相同;(2) 水对含瓦斯煤体的解吸特性影响较大,等压注水后的1–1#,1–2#和2–1#煤体的瓦斯解吸率分别为40.15%,47.17%和 27.09%,只有自然解吸时的50%～70%,无烟煤的影响最大,较高瓦斯吸附压力下的贫煤影响最小;(3) 随着注水压力的增加,最终解吸率逐渐呈非线性的规律衰减,在注水压力达到一定极值后解吸率会保持稳定;(4) 解吸的时间效应与注水有关,自然解吸在较快时间内可以达到平衡,而注水后的解吸达到平衡的时间有不同程度的增加。     

煤层注水掘进的实践与效益分析

煤巷掘进中由于破煤、装运等各工序会产生大量煤尘,严重影响煤矿安全生产和作业人员身体健康。通过分析金家庄煤矿北回风大巷掘进采用煤层注水防尘方法,探求煤层注水技术降低煤巷掘进过程中煤尘产生的浓度,为今后煤层注水降尘技术提供科学依据。     

油田高压注水计量仪表常见故障及解决办法

油田高压注水计量仪表是油田开发生产过程中一种重要的计量设备,油田高压注水计量仪表的使用好坏直接关系到油田注水开发效果。通过介绍了油田高压注水计量仪表的发展过程、高压注水智能流量计的特点、以及常见故障及解决办法。希望对计量检修人员和计量仪表使用管理人员有所帮助。同时,准确可靠的高压注水计量仪表不仅可以降低注水管网压损,提升管网系统运行效率,而且有利于提升油田注水开发效果。     

真三轴下注水条件对煤体超声波传播特性影响规律的研究EI北大核心CSCD

煤层注水对预防煤与瓦斯突出、减尘降温和软化煤层卸压防冲均有显著作用。监测水体在煤层中的运移规律,获得有效的水力润湿范围对于评估煤体注水润湿效果十分必要,因此在真三轴状态下对煤体进行注水实验的同时,辅以超声波自激发技术监测记录不同注水条件下煤体透射超声波的特征参数,并对注水条件与纵波波速、幅度和衰减系数等特征参数的关系进行重点分析。结果表明:(1)注水量随注水压力增大不断增加并呈现线性稳定状态;但随着注水时间增加,注水量增速逐渐降低并趋于0。(2)超声波波速与注水压力呈线性正相关,且随注水压力增加波速增量基本稳定;波速与注水时间呈指数正相关,但对注水时间的敏感度逐渐减弱;探究并实现了注水煤体体积模量的波速表征。(3)随着注水压力增大,超声波幅值整体增大,衰减系数整体减小;超声波幅值和衰减系数对注水时间的敏感性均呈现低–高–低态势。(4)振铃计数等与注水压力均呈线性正相关,与注水时间均呈指数正相关,且与注水量的变化趋势具有较好的一致性。     

相关科研成果简介

综放工作面煤层注水技术 该项目对煤层注水湿润煤体的机理、注水工艺参数、封孔工艺参数及注水自动化控制装备进行了全面的研究，提出了相关的数学模型。在注水工艺上研制出一套由流量、压力传感器、比例控制阀、计算机、泵、液压系统等组成的煤层注水全自动智能化控制系统与装备。采用了石膏水泥沙浆封水平孔，解决了水泥沙浆收缩漏水的问题；并在钻孔间距、布孔方向、孔深等注水参数上提出了相应的研究方法。该套技术工艺参数系统完善，装备设计先进合理，功能性强，具有良好的应用前 景。 联系人：山东省兖州矿业集团有限公司兴隆庄煤矿…     

水分对煤体瓦斯吸附及径向渗流影响试验研究

 为了解水力化钻孔周围煤体瓦斯径向渗流特性,利用自行研制的径向瓦斯渗流试验系统,对青东煤矿突出煤层试样,进行干燥煤样、液态水润湿煤样、吸附瓦斯后高压注水煤样的等温解吸及径向稳态渗流试验。结果表明：(1) 相同平衡压力下,高压注水煤样等温吸附量高于干燥煤样,均显著高于液态水润湿煤样的吸附量。(2) 随含水率增加液态水润湿煤样等温吸附量逐渐降低,呈对数函数关系,得出各系数随吸附压力变化的拟合函数。(3) 相同覆压下,高压注水煤样瓦斯渗透率显著高于干燥煤样渗透率,液态水润湿煤样渗透率略低于干燥煤样渗透率;且液态水润湿煤渗透率随含水率增加而降低,在低瓦斯压力阶段尤为显著。根据试验结果分析水分对径向瓦斯渗流特性的影响机制,并指出水力化钻孔径向瓦斯流动经过原始解吸渗流区、压力水抑制解吸渗流区、液态水自然润湿解吸渗流区3个区域。     

煤层冲击倾向性与含水率关系的试验研究

 利用试验分析方法, 系统测定了煤层冲击倾向性与煤层含水率、煤层含水率与煤层孔隙度之间的关系。试验研究表明, 煤层冲击倾向性与煤层含水率成反比关系, 并在原始含水率状态对含水率的升高最为敏感, 煤层饱和含水率与煤层孔隙度成正比关系。结果可为用注水法防治冲击矿压提供可靠的定量依据。     

坚硬难冒砾岩顶板注水压裂渗透特性

本文系统分析了为改造坚硬难冒砾岩顶板整体结构的一系列高压注水试验结果，包括室内自由径向高压渗透、三维应力全断面高压渗透以及井下高压压裂渗透试验数据，获得了砾岩和粗砂岩的渗透系数、注水湿润半径，以及湿润半径与孔底湿润距离、注水压力与压渗水流出量、岩石破裂压力系数与其单轴压强等相关经验方程，阐明了高压水在岩体中压裂渗透作用过程、运动性态和压裂塑化效应。所得结果可用来确定合理的注水工艺及其参数。     

地层变形的流固耦合数值模拟

石油开采当中,地层变形往往是造成套管损坏的首要因素,而开发过程中例如高压注水采油在很大程度上造成了地层的变形。本文针对石油工程中高压注水采油引起的地层变形,运用有限元软件ADINA建立了七井点流固耦合数值模拟模型,具体描述了高压注采过程中地层的变形情况,并对其计算结果进行了研究分析,结果表明,高压注水采油易使井壁处地层应力集中、岩层滑移与膨胀变形、储油地层凹陷等,且与较大孔隙度油层相比,低孔隙度油层高压注采时的孔隙压力与流体流速增加幅度要更大,以上结论为预防和减少流固耦合作用下地层变形造成的影响等提供了理论依据。     

高压注浆水泥-粉煤灰应用于煤层采空地基处理

以阳泉市某住宅工程为例,介绍了用高压注浆方法处理煤层采空地基的施工技术和工艺.经检测,高压注浆应用于煤层采空地基的处理完全可满足建筑承载力的要求.     

煤层注水渗透特性及其分类研究

在三轴应力状态下煤样渗透系数的实验研究基础上,分析了影响煤层渗透性的几个主要因素;探讨了煤体中裂隙分布的分形特征。根据模糊数学的基本理论,提出了煤层注水渗透性的分类方案;给出了对一些矿区主采煤层的分类结果。     

基于高压注水试验的断层破碎带渗透特性研究

采用现场原位高压注水试验研究了巷道底板不同位置断层破碎带的渗透特性。共布置了3个测试孔,进行了5个轮次的注水试验,试验时一孔注水,其它孔水压监测。采用逐级增、降流量的试验路径,过程中连续记录注水流量、注水压力及监测孔水压值。研究发现:(1)在注水流量增加阶段,断层破碎带注水压力整体呈现"快增→突降→小幅波动"的变化过程,符合典型岩体水力劈裂压力曲线特征;(2)单孔多次高压注水劈裂压力差异较小,断层带劈裂裂隙具有较强愈合能力,重复注水试验产生新劈裂通道;(3)断层带注水劈裂压力、劈裂前初始渗透系数整体分别表现为随着测试点与巷道底板距离减小而减小、增加的趋势;(4)在同等注水流量条件下,流量减小阶段的水力隙宽明显大于流量增加阶段,劈裂后注水会导致了破碎带被冲蚀。把断层破碎带阻水强度与含水层水压的比值定义为断层带防突水安全系数,构建了断层带防突水安全评价方法,提出了断层突水防治措施。     

采空区灌水防尘时应注意哪些问题？

（1）必须根据煤层赋存条件和采煤方法选用适当的灌水方法。如急倾斜煤层或顶板破碎易冒落严实的采空区，用扒坑灌水或插管注水较合适。 （2）灌水时要注意观察和巡回检查，防止发生漏水跑水或水淹运输机巷，造成局部水患而影响生产。     

煤层注水渗透性及其分类研究

在三轴应力状态下煤样渗透系数的实验研究基础上，分析了影响煤层渗透性的几个主要因素；探讨了煤体中裂隙分布的分形特征，根据模糊数学的基本理论，提出了煤层注水渗透性的分类方案，给出了对一些矿区主采煤层的分类结果。     

大同煤矿坚硬难冒顶板控制问题

井工开采中的坚硬难冒顶板控制问题,是大同矿务局需要解决的突出的工程技术问题.深孔钻爆强制放顶与高压注水压裂软化顶板,是经过研究、实践,已广泛用于生产实际中的,处理坚硬难冒顶板的有效方法,对目前安全生产起了重要作用.结合大同矿务局的地质条件与顶板活动规律,岩石力学的研究与应用重点是: 1.顶板高压注水压裂软化机理的研究. 2.岩石的渗透特性及孔隙水对岩石力学性质影响的研究. 3.在支承压力区下部煤层开采的顶板控制问题. 4.坚硬顶板中的破碎顶板控制问题. 5.关于顶板来压预报的研究. 大同矿务局是我国主要的煤炭生产基地之一,已有五十余年的开采历史.现有十三个生产矿,十四对井,二个在建井,年产原煤3250余万吨.在井工开采中,年开采揭露顶板面积近千万平方米,在生产过程中顶板控制方面最突出的问题,是坚硬难冒顶板的控制问题.围绕这一问题,大同矿务局和许多科研单位,大专院校合作开展了科学研究工作.如采煤方法改革,矿山压力观测、采场支护、顶板大面积瞬时一次冒落隐患的处理,以及顶板的钻爆强制放顶和高压注水压裂弱化处理等课题,取得了大量的科研资料,应用于生产实践,促进了生产建设的发展.