[发明专利]一种煤层注水封孔试验的相似模拟方法及装置

权利要求书

1.一种煤层注水封孔试验的相似模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1确定实验参数：根据注水封孔受力特点，建注水封孔受力模型，得到模拟相似比

其中，P₀、P分别为相似模型和现场实际注水压力，单位MPa；

σ₀、σ分别为相似模型和现场实际围压应力，单位MPa；

D₀、D分别为相似模型和现场实际钻孔直径，单位mm；

L₀、L分别为相似模型和现场实际封孔长度，单位mm；

根据现场煤层厚度和影响相似比的参数，确定实验参数和煤样尺寸规格，其中，影响相似比的参数指围压应力、钻孔直径和封孔长度，实验参数指注水压力；

S2煤样制作：

S2.1型煤小样品制作：用现场煤样，采用加料加工的方式制作与现场煤样基本参数相似率不小于95％的型煤小样品，其中基本参数指力学参数和孔隙率参数；所述型煤小样品的规格易于测试其基本参数；

S2.2型煤大样品制作：以型煤小样品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，所述注水管贯穿型煤大样品；所述型煤大样品的规格适于做封孔实验；

S3相似封孔试验：

对型煤大样品施加相似模型围压σ₀，注水系统从0.1MPa开始加载，每间隔1分钟注水压力增加0.1MPa，直至孔内开始跑水停止试验，记录实际注水压力P_(试验)和跑水量V；

S4现场实际封孔能力反演：

根据模拟相似比和实际注水压力P_(试验)，反演现场实际封孔承压能力：

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

S2.11取现场煤样，测试现场煤样的基本参数，其中基本参数指力学参数和孔隙率参数，以此作为型煤煤样制作的基本参数；

S2.12将现场煤样破碎，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；

S2.13测试所述小样品的基本参数；

S2.14选取与现场煤样的基本参数相似率不小于95％的小样品作为型煤小样品。

3.根据权利要求2所述的一种煤层注水封孔试验的相似模拟方法，其特征在于：步骤S2.11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封孔试验的相似模拟方法，其特征在于：步骤S2.11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封孔试验的相似模拟方法，其特征在于：应用于不同封孔材料的封孔模拟实验。

6.根据权利要求5所述的一种煤层注水封孔试验的相似模拟方法，其特征在于：应用于测试不同封孔工艺能承受的最大极限压力及漏水量。