[发明专利]钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法

说明书

本发明公开了一种钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法，包括试样准备；试样在真三轴试验测试装置上安装；施加三轴应力；加瓦斯压力；注水润湿；更换型煤试样，重复步骤二至步骤三，然后单独增加上压头施加的力至新预定值；重复步骤四至步骤五；同组其他试验；更换型煤试样，改变下流体孔孔径，或者改变注水速率、三轴压力参数，重复步骤一至步骤七；整理试验数据。采用带预留钻孔的煤型试样，置于真三轴试验测试装置中，并结合注气孔、上流体孔、下流体孔的巧妙设置，注水、注气的有效控制，能真实反映煤层在原生应力作用下，钻孔变形引起的煤层渗透率及润湿效果演化机制。

技术领域

本发明属于煤层开采模拟试验方法技术领域，具体涉及一种利用真三轴试验测试装置进行钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法。

背景技术

深部开采的松软煤层具有应力高、力学强度低、瓦斯大且解吸速度快、煤层厚度变化较大等特征，抽采钻孔在松软煤层施工时，经常出现喷孔、顶钻、卡钻等动力现象，常会出现大范围塌孔，形成钻穴；成孔后，钻孔孔壁也会发生变形、冒落、坍塌，导致孔径缩小或者闭合，阻断注水渗流的通道，严重影响了煤层注水润湿效率。

研究高应力松软煤层抽采钻孔变形失稳特征，对解决高应力松软煤层钻孔失稳坍塌问题、有效提高瓦斯抽采效果有着重要的理论指导意义。

已有成果大都是对钻孔失稳前变形特征等进行研究，而对钻孔变形失稳过程及失稳后的相关规律尚未进行研究，尤其未对钻孔失稳过程以及失稳后的煤岩渗流演化机制进行研究，这对优化注水钻孔与抽采钻孔布置、提高煤层润湿效率与抽采效果、有效防治灾害有着重要的理论指导意义。

发明内容

本发明拟提供一种真三轴应力下钻孔变形影响煤岩渗透性与润湿效果的模拟试验方法，用于研究煤层在原生应力作用下，钻孔变形引起的煤层渗透率及润湿效果演化机制，为科学选择相关工艺参数提供科学依据。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法，包括以下步骤：

步骤一、试样准备；

将原煤破碎研磨至要求粒径范围，通过震动筛将研磨后煤粉筛分并烘干备用，将煤粉按照粒径配比要求进行混合，并按比例添加煤粉粘结剂后搅拌均匀，将煤粉装入模具压制成型煤试样，压制时在型煤试样中心预埋杆件，杆件贯穿试样上、下表面，使型煤试样中预留钻孔，在105±15°温度下烘干24±4小时后，冷却至常温备用；

步骤二、试样在真三轴试验测试装置上安装；

所述真三轴试验测试装置包括主机、主机支撑组件、滑轨、滑轨支撑组件和伺服油缸，六套所述伺服油缸布置在主机外的上下、左右、前后方向，所述滑轨在主机下方前后延伸设置，且穿过主机后通过滑轨支撑组件支撑在地面上，所述主机包括铸造成型的整体环形框架，所述整体环形框架的前后两侧开孔，并在每个开孔位置外侧配备有盖板，所述整体环形框架和盖板围成主机壳，主机内腔用于放置型煤试样，型煤试样的上、下、左、右、前、后侧外分别配备有试样垫块，位于下侧的所述试样垫块下方设置有能在滑轨上前后移动的试样移动支架；前后侧的伺服油缸下方均设置有能在滑轨上前后移动的油缸移动支架，所述盖板能随着对应侧的伺服油缸一起移动，上下左右侧的伺服油缸固设在整体环形框架的对应侧外，伺服油缸的活塞杆前端居中位置处设置有载荷传感器，所述载荷传感器的前端穿过主机壳后安装有压头；

将型煤试样放入六块试样垫块围成的腔体内并通过快锁组合安装后再结合试样垫块接缝处的棱边密封胶密封成一个试样密封垫，从而将型煤试样密封其中；所述棱边密封胶采用在需要密封的棱边刷涂液态硅橡胶，待硅橡胶固化后便能实现试样垫块之间的密封；