煤层注水防突机理及合理水分研究

煤层注水预防煤和瓦斯突出灾害己经有较长的历史。以往对煤层注水量的确定大都是根据现场经验,很少有进行过理论研究。研究煤层注水的防突机理,分析水分对煤体的物性参数和瓦斯解吸规律的影响,考察煤层注水防突措施合理水分,为煤层注水措施合理注水量的确定提供依据,不仅具有理论意义,而且具有重要的实际应用价值。 本文首先进行了煤层注水措施的现场试验和考察,测试工作面迎头注水后,不同水分条件下,钻孔瓦斯涌出初速度q值和钻屑瓦斯解吸指标K1值的变化情况,得到煤体水分在6%-8%区间时,K1和q降到了防治煤与瓦斯突出规定要求的临界值以下,达到了防治煤与瓦斯突出的效果。 建立了实验室试验水分对煤体物性参数和瓦斯解吸规律的影响研究装置,进行了不同水分条件下煤体渗透率、瓦斯解吸速度和力学性质变化规律的实验,得到了水分和煤体抗压强度R对应关系式R= 5.0538e-0.1697w,水分和渗透率k对应关系式k = 4.099e-0.3344w,水分和累积瓦斯解吸量Q的对应关系式Q =8.8368e-0.0329w。 根据注水参数和条件建立数学模型,模拟注水后煤体物性参数以及瓦斯解吸规律的变化情况,结合实验室实验结果,研究煤层注水的防突机理,确定煤层注水措施的合理水分为8%。提出了煤层注水防突效果的综合评价指标ψ,得到了ψ和水分W的对应关系式:ψ= 183.059e-0.537w,在合理水分条件下ψ为2.5。