- Tytuł:
-
Development and application of an experimental device for measuring storage coefficient in a coal mine underground reservoir
Opracowanie i zastosowanie eksperymentalnego urządzenia do pomiarów współczynnika odsączalności w podziemnych zbiornikach wody w kopalniach węgla - Autorzy:
-
Wang, Bei-Fang
Sun, Ke-Ming
Liang, Bing
Sun, Wei-Ji - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/219035.pdf
- Data publikacji:
- 2019
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czytelnia Czasopism PAN
- Tematy:
-
podziemny zbiornik w kopalni
fragmenty skał i węgla o podobnym składzie jak w rejonie ściany
obciążenie stopniowe
wzajemne oddziaływania wody i skał
współczynnik odsączalności
dynamiczny rozkład czasowo-przestrzenny
coal mine underground reservoir
rock and coal fragments made from similar materials
partition loading
water-rock interaction
storage coefficient
space time dynamic evolution - Opis:
-
With the rise of coal mine underground reservoir engineering in the Shendong Mining Area, the space time dynamic evolution prediction of storage coefficient is becoming one of the critical technical problems for long-term reservoir operation. This coefficient directly determines the storage capacity and the comprehensive benefits of the operation of a coal mine underground reservoir. To this end, the proposed underground reservoir in Daliuta coal mine (No. 22616 working face) is selected in this study for the development and application of an experimental device to measure the storage coefficient. Rock and coal fragments from similar materials are prepared, which are filled and loaded according to the caving rock nature as well as the lumpiness and accumulation mode characteristics pertaining to No. 22616 working face. Subsequently, the measured storage coefficient under circulating water injection conditions revealed a four-dimensional spatial and temporal pattern. It followed the law of storage coefficient under joint interaction of water-rock and stress. The results showed that, prior to the experiment, rock and coal fragments made from similar materials had good water resistance when the paraffin content was set at 8%. The three stress zones were defined based on a theoretical analysis, which were applied on the corresponding loads. During the experiments, significant regional differences were found in the top surface with persisting subsidence of each stress loading zone. Hence, compared with its initial state, the maximum subsidence in the stress stability zone, the stress recovery zone, and the low-stress zone was 7.89, 5.8, and 1.83 mm, respectively. While the storage capacity and the storage coefficient gradually decreased, the former ranged from 0.2429 to 0.2397 m3, and the latter ranged from 0.270 to 0.266. The experimental results are verified by drainage engineering tests in the Shendong Mining Area. In essence, the storage coefficient had remarkable spatial distribution characteristics and a time-varying effect. In space, the stor-age coefficient increased with height along the vertical direction of the coal mine underground reservoir. However, it decreased with the distance from the boundary of the dam body in the horizontal direction. With time, the storage coefficient decreased dynamically. This study provides a new way of predicting the storage coefficient of a coal mine underground reservoir.
Przy rosnącej intensywności prac inżynieryjnych prowadzonych w rejonie Zagłębia Węglowego w Shendong, określanie współczynnika odsączalności i jego zmienności w czasie i przestrzeni stało się jednym z głównych problemów w długofalowej eksploatacji górniczej, mającej wpływ na kształtowanie się współczynnika odsączalności oraz na całościowe korzyści płynące z eksploatacji złoża. Zaproponowano by rejon prac wydobywczych prowadzonych w ścianie No 22616 w kopalni węgla Daliuta wykorzystany został jako teren eksperymentalny dla pomiarów współczynnika odsączalności dla zbiornika podziemnego znajdującego się w kopalni węgla. W tych warunkach przetestowano opracowane narzędzie pomiarowe. Do eksperymentu przygotowano fragmenty skał i węgla o podobnym składzie jak w rejonie ściany 22616, z zachowaniem ich układu zalegania i zwięzłości; następnie obciążono je w sposób analogiczny do obciążeń działających w warunkach rzeczywistego prowadzenia stropu. Dokonano pomiaru współczynnika odsączalności po wpompowaniu do próbek wody, w rezultacie uzyskując czterowymiarowy rozkład współczynnika odsączalności w czasie i przestrzeni w warunkach wzajemnych oddziaływań pomiędzy wodą a warstwami skał, oraz w warunkach działających naprężeń. Wyniki eksperymentu były następujące: Przed rozpoczęciem eksperymentu, wykorzystywane fragmenty skał i węgla charakteryzowały się wysoką odpornością na wodę gdy zawartość parafiny wynosiła 8%; następnie trzy obszary próbek wyodrębnione w oparciu o analizy teoretyczne i charakteryzujące określony poziom naprężeń poddano wielokrotnemu działaniu naprężeń o kontrolowanej wielkości. W trakcie trwania eksperymentu zaobserwowano znaczące różnice lokalne na powierzchni, w postaci utrzymującej się niecki osiadania nad poszczególnym strefami oddziaływania naprężeń. W porównaniu do stanu początkowego, maksymalne wartości osiadania w strefie stabilnych naprężeń, w strefie odprężenia i w strefie niskich naprężeń wyniosły odpowiednio: 7.89 mm, 5.8 mm i 1.83 mm. Współczynnik odsączalności stopniowo malał, od początkowego zakresu 0.270-0.266 do zakresu końcowego 0.2429 m3-0.2397 m3. Wyniki badań eksperymentalnych potwierdzone zostały następnie poprzez badania od-prowadzania wody przeprowadzone w rejonie Zagłębia Węglowego Shendong. Stwierdzono, że współ-czynnik odsączalności wykazuje znaczną zmienność w czasie i przestrzeni. W ujęciu przestrzennym, wartość współczynnika odsączalności wzrasta wraz z wysokością mierzoną w kierunku pionowym osi zbiornika podziemnego, z kolei maleje ona wraz z odległością od granicy tamy mierzonej w kierunku poziomym. W ujęciu czasowym, wartość współczynnika odsączalności gwałtownie rośnie w czasie. Badania powyższe dostarczyły nowych metod do prognozowania wartości współczynnika odsączalności w podziemnych zbiornikach na terenie kopalni węgla. - Źródło:
-
Archives of Mining Sciences; 2019, 64, 4; 655-670
0860-7001 - Pojawia się w:
- Archives of Mining Sciences
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł