[发明专利]一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置

权利要求书

1.一种煤层注水相似模拟试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1确定实验条件相似比：根据现场煤层注水经验确定经验湿润半径或经验注水压力范围，进而确定实验条件相似比；

S2根据实验条件相似比，确定相似模拟实验的煤样尺寸规格；

S3煤样制作：

S3.1原煤小样品Ⅰ制作：取现场煤样，采用去料加工的方式制作呈柱形的原煤小样品Ⅰ；

S3.2型煤小样品Ⅰ制作：用现场煤样，采用加料加工的方式制作与原煤小样品Ⅰ尺寸规格一致的型煤小样品Ⅰ，所述型煤小样品Ⅰ的基本参数与现场煤样的相似率不小于95％，其中基本参数指力学参数和孔隙率参数；

S3.3型煤大样品制作：以型煤小样品Ⅰ的组份配比制作型煤大样品，在制作型煤大样品时预埋注水管，所述注水管的出口端位于型煤大样品的中心；

S4相似注水实验：

S4.1根据现场围压和现场注水动力参数对型煤大样品注水，待型煤大样品的表面有水涌出时，停止注水；

S4.2待型煤大样品的表面水流干后，在型煤煤样上钻取钻屑或取圆柱样；

S4.3测定不同钻孔深度的含水率分布，确定实验湿润半径B；

S5确定注水相似比：

S5.1将原煤小样品Ⅰ和型煤小样品Ⅰ分别置于核磁共振系统注水单元，施加现场围压和现场注水动力参数，然后测得原煤小样品Ⅰ和型煤小样品Ⅰ中的水分扩散速度分别为V₁和V₂；

S5.2计算注水相似比A＝V₁/V₂；

S6现场实际注水反演：现场实际注水影响半径C＝B×A。

2.根据权利要求1所述的一种煤层注水相似模拟试验的方法，其特征在于，所述型煤小样品Ⅰ的制作包括以下步骤：

S3.21取现场煤样，测试现场煤样的基本参数，并以此作为型煤煤样制作的基本参数；

S3.22将所述现场煤样破碎，添加不同比例的粘合剂和砂子制作多个不同组份配比的小样品；

S3.23测试所述小样品的基本参数；

S3.24选取与现场煤样基本参数相似率不小于95％的小样品作为型煤小样品Ⅰ。

3.根据权利要求2所述的一种煤层注水相似模拟试验的方法，其特征在于：步骤S3.21中采用力学试验机测试其抗压、抗拉、抗剪力学参数。

4.根据权利要求2所述的一种煤层注水相似模拟试验的方法，其特征在于：步骤S3.21中采用压汞仪和核磁共振系统测试孔隙率参数。

5.根据权利要求1所述的一种煤层注水相似模拟试验的方法，其特征在于：步骤S3.1中的原煤小样品Ⅰ的尺寸规格为φ25mm×60mm。

6.根据权利要求1所述的一种煤层注水相似模拟试验的方法，其特征在于：步骤S3.3中的型煤大样品的尺寸规格为400×400×600mm。

7.一种煤层注水相似模拟试验的装置，其特征在于：包括型煤压制装置和水力增透系统；所述型煤压制装置包括模具箱、外围支撑箱体、传递梁和埋置在型煤内的注水管；

所述模具箱上开有注水管的避让孔，所述模具箱的顶端敞开，所述传递梁设置在模具箱的敞开处；

所述外围支撑箱体具有与模具箱周向相匹配的型腔，所述模具箱位于外围支撑箱体的型腔内；

所述水力增透系统包括与注水管相连的泵站，所述泵站连接有水箱，在连接泵站和注水管之间的管路上连接有压力检测单元和流量检测单元。

8.根据权利要求7所述的一种煤层注水相似模拟试验的装置，其特征在于：所述避让孔的中心与模具箱的侧面中心重合。

9.根据权利要求7所述的一种煤层注水相似模拟试验的装置，其特征在于：所述避让孔为腰型孔。

10.根据权利要求7所述的一种煤层注水相似模拟试验的装置，其特征在于：所述模具箱的上方设有盖板，所述盖板固定连接在传递梁靠近模具箱的一端。