Расчет параметров связанных процессов изменения напряженного состояния массива и двухфазной фильтрации жидкости и газа при нагнетании воды в угольный пласт

Abstract

Предложен метод имитационного компьютерного моделирования процессов, происходящих в забое горной выработки при гидрорыхлении угольного пласта. Этот метод учитывает не только изменение напряженного состояния углепородного массива в результате разгрузки при проведении выработки и гидровоздействия, но и участие жидкости и газа в процессе образования разгруженной области с повышенной трещиноватостью. Учитывается также зависимость изменения абсолютной фильтрационной проницаемости от соотношения компонент тензора главных напряжений в каждой точке исследуемой области. Приведены результаты численного моделирования и распределения значений геомеханических и фильтрационных параметров в различные моменты времени гидровоздействия на угольный пласт в забое горной выработки. Выполненные исследования позволят усовершенствовать выбор технологических параметров высоконапорного нагнетания жидкости, повысить безопасность ведения горных работ.

Запропонований метод імітаційного комп'ютерного моделювання процесів, що відбуваються у вибої гірничої виробки при гідророзпушування вугільного пласта. Цей метод враховує не тільки зміну напруженого стану вуглепородного масиву в результаті розвантаження при проведенні виробки і гідродії, але і участь рідини і газу в процесі утворення розвантаженої області з підвищеною тріщиноватістю. Враховується також залежність зміни абсолютної проникності фільтрації від співвідношення компонент тензора головних напруг у кожній точці досліджуваної області. Приведено результати чисельного моделювання і розподілу значень геомеханічних і параметрів фільтрації в різні моменти часу гідродії на вугільний пласт у вибої гірничої виробки. Виконані дослідження дозволять удосконалити вибір технологічних параметрів високонапірного нагнітання рідини, підвищити безпеку ведення гірничих робіт.

A method for simulating processes occurred in the mine workings at water infusion into the coal seam is proposed. This method takes into account not only the change of the coal-androck massif stress state, resulting in pressure relief during the roadway driving and fluid injection but also liquid and gas participation in formation of an unloaded zone with intensive fracturing. Dependence of the absolute filtration permeability on a ratio of principal stress tensor components is taken into account at each point in the study area. Results of the numerical simulation and distributions of geomechanical and filtration parameters at different time points of the hydrodynamic influence on the coal seam in the working face are shown. The research will allow improving selection of technological parameters of high-pressure fluid injection, and increasing safety of the mining operations.