煤层高压脉动注水防治煤与瓦斯突出理论与技术研究

本文通过实验研究、理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,实验研究不同矿区煤样加载过程中气体渗透率和水渗透系数变化规律,建立煤体加载全过程渗透系数演化模型;采用ABAQUS数值模拟软件对煤层高压脉动注水过程中应力场和渗流场的动态液固耦合规律进行数值模拟,得出煤层高压脉动注水对注水孔周围煤体应力和渗透系数的影响规律；理论分析煤层高压脉动注水过程中周期变化的高压水载荷对注水孔周围煤体物理力学性质的影响规律,基于煤与瓦斯突出的“流变假说”分析煤层高压脉动注水防治煤与瓦斯突出的宏观和微观机理；从能量角度分析不同煤层高压脉动注水参数对煤层注水防突效果的影响规律,为煤层高压脉动注水设备开发提供理论依据；基于以上研究成果研制了煤层高压脉动注水设备,设计了适合宣东煤矿的煤层高压脉动注水工艺和实施方案,并进行了现场工业性试验,考察了煤层高压脉动注水防治煤与瓦斯突出的效果。论文研究成果对有效防治煤与瓦斯突出灾害提供新的理论体系、技术工艺和装备,对煤矿安全生产具有重要的理论和现实意义。