钻孔压水试验理论研究现状及展望

针对岩体渗透性的研究,钻孔压水试验提供了一个有效可行的了解途径。着重介绍常规压水试验、三段压水试验和交叉孔压水试验的相关理论,分析了各自特点,总结了不足。指出要进一步完善现场测试技术,提高试验精度,简化理论公式,为压水试验发展指明了方向。     

复杂条件下厚煤层导水裂隙带高度测定试验

为了实现安全高效采煤技术的发展,关键在于获得复杂条件下厚煤层的导水裂隙带高度,以关中地区桑树坪二号井3303工作面为试验场地,采用井下仰孔注水测漏法探测导水裂隙带高度,通过现场实测和模拟实验得到3#煤“马鞍型”的导水裂隙带分布,上限高度为70-80m,并通过线性拟合建立该地区同类条件煤层的导水裂隙带高度预测体系,可大大降低物探成本,具有推广应用价值。     

裂隙岩体高压压水试验研究

裂隙岩体渗透特性往往由于裂隙发育的随机性而难以准确描述,现场高压压水试验通过研究压力P-流量Q关系曲线来了解裂隙岩体宏观渗透特性.某抽水蓄能电站高压岔管部位岩体存在较大规模的断层及影响带,为配合工程处理设计,采用现场高压压水试验对断层(含影响带)、断层周围岩体的透水性及渗透变形特性进行评价,现场试验的结果表明裂隙的张开扩展是裂隙岩体渗透变形的主要形式,也是P-Q曲线类型非线性的主要原因.为对试验过程和成果进一步量化,采用等效连续介质模型和三维有限元数值模拟技术对试验进行模拟.对比分析成果可见,P-Q曲线基本吻合,采用现场试验与数值计算相结合的方法可以较好地对裂隙岩体的宏观渗透性进行分析评价.     

高压压水试验渗透系数的求取

从紊流非达西流角度出发,利用压水孔水压、压水段长度、观测孔水压和流量等参水,推导出高水压条件下岩体渗透系数计算公式。结合某矿下组煤底板压水试验成果,分析了不同水流状态下计算的渗透系数的差异性,得出水流状态对岩体渗透系数计算的结果影响巨大,水压的变化引起岩体渗透性的剧烈变化。本文建议的渗透系数计算公式为裂隙岩体紊流状态下的非达西流渗透系数的计算提供了一种有效的方法。     

特殊赋水条件下立井施工防治水技术

在井筒掘砌过程中会揭露不同的含水层,针对地下水在岩层中赋存的不同情况,应采取不同的注浆材料和注浆工艺进行注浆堵水.结合工程实例,阐述了工作面预注浆对特殊赋水条件下大涌水井筒施工防治水的经验,并介绍了化学浆液在细微裂隙和孔隙发育含水层中注浆堵水的技术措施.     

围压条件下原煤等温吸附/解吸试验方法研究

为深入研究围压对煤岩吸附特性的影响,提出了一种可以测定围压条件下原煤等温吸附／解吸特性的试验方法,并研发了试验装置。利用该方法和装置对同一干燥原煤煤样,在围压15MPa条件下对CH。气体进行了2次等温吸附／解吸重复性试验,重复性偏差小于5％,显示了该方法和装置具有很好的重复性,结合吸附理论对试验结果分析可知：原煤煤样在高围压条件下对CH4气体具有典型的吸附、解吸可逆性和解吸过程滞后性;吸附／解吸过程造成煤中孔隙体积变化,可能会影响到重复性的测试。     

高承压动水条件下裂隙型突水封堵技术研究

基于邢东矿2228工作面出水封堵项目,研究动水条件下出水通道封堵技术。底板突水是威胁我国煤矿安全生产的主要灾害之一,随着我国进入下组煤的开采以及开采煤层深度的加大,煤矿受奥灰承压水的威胁越来越严重。煤层开采后,在采动应力与水压力共同作用下会引起底板岩体破坏失稳,引发底板裂隙奥灰突水,逐步成为主要的底板突水形式。发生底板突水后,首要问题便是对出水通道的封堵,目前对出水通道的封堵局限在静水条件下实施,需对出水通道在动水条件下进行封堵展开研究。     

动水注浆沉积压力特征与注浆效果试验研究

注浆是解决矿井水害的一种有效方法。为了更好地研究动水注浆过程中浆液沉积压力特征与堵水效果,基于自主设计的流体力学综合试验平台,开展了煤岩体裂隙动水注浆试验研究,分析了不同水灰比和注浆压力条件下浆液在煤岩体裂隙中的沉积压力特征,提出一种裂隙动水注浆效果的评价方法。研究结果表明:浆液的沉积压力曲线可分为3类,当曲线呈平塬型分布时,注浆堵水效果最佳; 呈山尖型分布时,堵水效果次之; 呈台阶型分布时,堵水效果较差。     

高压压水试验在抽水蓄能电站勘察中的应用

为了确定岩体在不同压力作用下渗透特性的变化规律,陕西镇安抽水蓄能电站高压岔管、厂房端墙部位的岩体,专门做了钻孔高压压水试验。通过试验,取得了高压水头条件下岩体的透水性及透水规律,为设计在岔管和地下厂房洞室围岩稳定性、渗透性,制定厂房开挖支护措施和防渗措施,提供可靠依据。     

大涌水条件下向斜构造工作面对煤泥水分离的影响分析

针对高家堡煤矿开采工作面面前淋水问题，分析其主要水源来自采煤工作面顶板，矿井涌水量达到4 000～5 000 m³/h。结合开采工作面向斜的地质构造特点，采用颗粒流软件PFC^2D建立综放开采工作面数值模型，模拟了仰(俯)采角度变化对顶煤放出过程的影响，得出从降低工作面、巷道煤泥淤积程度的角度考虑，工作面仰采时期布置角度设置为40°时最佳，工作面俯采角度设置为20°时最佳的结论。同时，在保证安全生产的前提下将工作面俯(仰)采角度尽可能地提高。基于以上工作面仰(俯)采角度对顶煤块体大小和水流速度影响的分析，为更好利用工作面的结构特点提出科学的煤水分离工艺及装置提供了理论依据。     

地浸“水平井注-直井抽”井场流场数值模拟与井网优化

利用数值模拟软件建立了"水平井注-直井抽"井场二维、三维模型,探究了流场渗流特点,以最小化浸出死角为目标优选了井网布置参数。数值模拟结果表明:以水平井作为注液井可以形成线性驱替,有效提高注液效率,避免浸出死角;重力对渗流场的影响较小,水平注液井应布置在含矿含水层的中部位置;"水平井注-直井抽"井场最优井间距:直井与水平井的间距为35m;直井与直井的间距为50m。     

承压非稳定流单孔抽水试验求参的程序设计

在煤矿建设和生产中对承压非稳定流抽水试验求参时,一般可以运用Theis配线法来解决。但这种方法,在人工操作上既繁琐又有人为误差。因此将运用VB程序来编写一段代码,以实现在计算机屏幕上移动标准曲线来匹配试验点,而模拟整个人工配线过程。由淮北某矿区实例验证,Theis配线法程序适用于矿区的一般求参问题。     

基于共形映射的裂缝井流动问题研究

随着人们对能源需求的日益迫切,更要求对油气田进行高效合理的开发。面对低渗透、高含水、非常规等越来越复杂的渗流问题,应该通过加强对渗流基础求解方法的研究,推动渗流、试井、数模等手段的革新,从而大大提升油气田开发计算问题的速度和精度。共形映射能够将复杂区域(坐标平面)上的工程问题转换到简单区域(坐标平面)上去讨论,从而大大降低了问题的难度。本文运用共形映射的相关理论,针对裂缝井的渗流问题,从流场分布的角度研究了映射前后流线和等势线的对应情况,并且用两种变换方法分别求解得出了裂缝井的产量,两种计算结果一致,验证了求解的正确性。裂缝井流动问题的研究也能为水平井多级压裂、体积压裂等复杂流场下的产能计算提供参考。     

高水平应力下孤岛破裂矿柱开采技术研究与应用

铜坑矿92^#矿体采用空场嗣后废石充填法、组合崩落法进行开采,由于采空区治理不及时、不彻底,预留的盘区柱在高水平应力作用下片帮、冒顶,成为难采孤岛破裂矿柱。以201^#线孤岛破裂盘区柱为试验采场,通过开展岩石完整性测试,评价采场底部结构的稳定性,采用数值模拟方法对盘区柱破裂演化规律进行分析,评价破裂矿柱诱导崩落的可行性,并运用"部分空场-诱导崩落法"联合回采,实现破裂矿柱诱导崩落,试验采场贫化率由29.4%降低至17.5%,损失率由43.8%降低至26.3%,取得良好的安全生产效果,可为其它类似开采条件的破裂矿柱回采提供技术参考。     

注水井配水工具智能排布软件开发

针对注水井配水系统设计中的复杂问题，制定了配水工具智能化排布的计算机算法，并编制了相应的软件。把该软件应用到克拉玛依油田某口注水井中，其计算结果与实际数据吻合得很好。     

野战条件下快速洗井抽水装置的研制

根据野战条件下快速成井的要求,研制了一种快速洗井抽水装置。介绍了该装置的工作原理、结构特点和实际应用情况。该设备可实现钻井与洗井分离,具有效率高、操作方便,可适用于200 m以浅的新井和旧井的洗井。     

榆木沟尾矿库自流式辐射井排渗系统施工关键技术

浸润线过高导致的渗流状况不良已经成为许多尾矿库的主要安全隐患,是引起尾矿库溃坝事故的最直接原因之一。自流式辐射井排渗系统具有自流排水安全可靠、辐射式集渗管水平伸入坝体范围广、排水量大、水位下降快、成本低、使用寿命周期长、后期管理运行方便等优势。在榆木沟尾矿库2号大口辐射井工程中应用了自流式辐射井排渗系统,取得了良好的技术和经济效果。结合该工程实践,对自流式辐射井排渗系统在尾矿库排渗工程中的施工关键技术问题进行了研究和探讨,为今后类似工程提供了有益的经验。     

有关巨厚及超厚煤层试井的研究

基于流体渗流的基本微分方程和流体在煤层中渗流压降公式,讨论了巨厚煤层、超厚煤层打开后流体的半球形流动、球形流动方式,以及如何识别半球形球形流动阶段,并指出半球形球形流动特征在双对数图上是一条斜率直线,在球形流直角坐标系中是一条m斜率直线,同时结合现场实例对全部打开或部分打开巨厚超厚煤层试井出现的各个流动阶段进行说明。研究结果表明,部分打开巨厚特厚煤层试井大多数情况下半球形流动阶段会出现,但是部分径向流阶段不一定出现;同时建议巨厚特厚煤层部分打开后做注入/压降试井。     

多段压裂水平井压后评价方法对比研究

裂缝几何参数和压后储层特性是评价压裂施工效果、预测单井产能及采收率的重要指标,为了获得压后裂缝半长、导流能力、储层渗透率等关键参数,文章对微地震成像、施工净压力拟合与生产动态分析三种压后评价方法进行了研究,并通过对苏里格致密气田一口多段压裂水平井进行实例分析,验证了三种压裂评价方法的有效性和局限性。研究结果表明:三种方法均有各自的局限,对实际压裂资料进行综合解释可以减少因依赖某一种评价方法而产生的误差;就共同评价参数"缝长"而言,微地震成像的评价结果往往偏离实际值且过大;施工净压力拟合的评价结果因没有考虑停泵后的裂缝闭合与生产过程中的裂缝失效问题,也偏大于实际值;生产动态分析的评价结果值最小且最准确。     

工作面采动瓦斯流场分布规律研究

掌握采空区瓦斯分布规律,是制定合理的抽采采空区瓦斯技术方案的前提。基于五虎山煤矿1201工作面回采过程中出现回风瓦斯超限的状况,在分析该工作面的瓦斯涌出来源的基础上,采用FLUENT数值软件,对1201工作面的采动瓦斯流场分布进行了模拟研究,模拟结果合理的解释了正常回采和顶板来压期间瓦斯涌出的不同规律,并为该工作面采空区瓦斯治理技术方案的制定提供了理论依据。现场实测结果证明了研究结论的科学、可靠性。