[发明专利]一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置

说明书

本发明涉及一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置，属于煤层注水技术领域，煤层注水相似模拟试验的方法包括以下步骤：S1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制作原煤小样品Ⅰ、型煤小样品Ⅰ和型煤大样品；S4通过对型煤大样品进行相似注水实验，确定实验湿润半径B；S5通过对原煤小样品Ⅰ和型煤小样品Ⅰ进行注水实验，确定注水相似比A；S6现场实际注水反演：现场实际注水影响半径C＝B×A。本发明能真实地反映现场实际注水情况，解决了因现场注水效果差引起地抑尘效果差的问题。

技术领域

本发明属于煤层注水技术领域，涉及一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置。

背景技术

粉尘危害一直是煤矿开采过程中防治的重点，不仅严重危害煤矿工人的身心健康，而且对煤矿的安全生产有着极大的影响。

煤层注水抑尘是最积极、有效的煤矿综合防尘措施。煤层注水就是在煤层开采前，通过在煤体打若干钻孔，向煤层注入压力水，使水均匀分布与煤的裂隙与孔隙中，使煤体湿润，降低产生浮游粉尘的能力。

目前对于煤层注水的研究主要方法还是通过数值模拟、理论研究等手段，不能真实地反映现场实际注水情况，抑尘效果不太理想，井下粉尘污染问题仍然十分突出。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置，通过对型煤大样品进行相似注水实验，确定实验湿润半径B，通过对原煤小样品Ⅰ和型煤小样品Ⅰ进行注水实验，确定注水相似比A，进而确定现场实际注水影响半径C＝B×A，能真实地反映现场实际注水情况，解决了因现场注水效果差引起地抑尘效果差的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤层注水相似模拟试验的方法，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。

可选地，所述型煤小样品Ⅰ的制作包括以下步骤：