瓦斯抽采钻孔封孔水泥砂浆黏度时变性扩散模型
作者：张宏图, 李阳, 姚邦华, 王冕
单位：河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地
煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南能源化工集团有限公司新义煤矿
摘要：为准确预测瓦斯抽采钻孔水泥砂浆注浆封孔浆液扩散特征，根据注浆流固耦合理论，考虑浆液黏度时变性对水泥砂浆扩散的影响以及应力对煤体形变的影响，提出瓦斯抽采钻孔水泥砂浆封孔黏度时变性扩散模型，采用COMSOL数值模拟研究不同注浆压力下的浆液扩散分布特征与考虑浆液黏度时变性对注浆扩散范围结果的影响，并在新义煤矿开展现场试验验证。研究结果表明：①瓦斯抽采钻孔水泥砂浆封孔黏度时变性扩散模型，综合考虑了浆液黏度时变性以及注浆压力对煤体形变的影响，可以更全面地对注浆时浆液扩散特性进行预测；②水灰比为0.9时，水泥浆注浆效果较好，对应的水泥浆黏度随时间增大逐渐增大，呈指数函数关系增长；③浆液黏度时变性对浆液扩散范围有直接影响，考虑浆液黏度时变性较将浆液黏度考虑为常数浆液时扩散范围更小；④通过瓦斯抽采钻孔黏度时变性水泥砂浆扩散模型的现场实际验证效果可知，最优封孔注浆压力为1.4MPa。研究结果可为进一步优化水泥砂浆注浆封孔方案和提高瓦斯抽采钻孔封孔质量提供理论支撑。
关键词：注浆压力,黏度时变性,浆液扩散半径,扩散模型,瓦斯抽采
作者简介：张宏图(1988—)，男，河南驻马店人，讲师，硕士生导师，博士。
通讯作者：姚邦华(1984—)，男，山东潍坊人，副教授，硕士生导师，博士。
专题来源中国煤炭行业知识服务平台：http://www.chinacaj.net/i,3,12120,0.html
