7151綜采工作面煤層注水效果模擬研究

駱大勇

（重慶工程職業技術學院，重慶402260）

煤層注水是指用水預先濕潤煤體的一種減塵方法〔1，2，5〕，即煤體在開采之前，在煤體內打若干鉆孔，通過鉆孔向煤體注入壓力水，水均勻分布于煤層中的無數細微的裂隙和孔隙之中，使其滲入煤體內部，增加煤層水分，在開采時降低煤塵。合理的注水參數是決定注水效果的關鍵，而煤層注水效果影響的因素紛繁復雜。因此，選擇合理的煤層注水參數既重要，但又十分困難。利用Fluent數值模擬軟件對7151綜采工作面煤層注水效果進行了模擬研究，模擬結果與實際情況基本吻合，說明可以通過數值模擬方法選擇合理的煤層注水參數。

1 Fluent軟件簡介

Fluent是用于模擬具有復雜外形的流體流動以及熱傳導的計算機程序。它提供了完全的網格靈活性，可以使用非結構網格，例如二維三角形或四邊形網格、三維四面體／六面體／金字塔形網格來解決具有復雜外形的流動。甚至可以用混合型非結構網格。它允許根據具體情況對網格進行修改（細化／粗化）。Fluent是用C語言寫的，具有高效、靈活的特點。因此，動態內存分配，高效數據結構，靈活的解控制都是可能的。

2 水在煤體的流動規律

煤層是裂隙—孔隙發育的多孔介質，水在煤層中流動符合Darcy定律，假設水在裂隙中流動滿足Darcy流〔3－4〕，則對于各向異性介質的二維流動，Darcy定律為：

式中：q為比流矢量，I為水力坡度矢量，也稱水頭梯度，K為滲透系數，是二秩對稱張量。它在二維情況下可表示為：

在均質各向異性介質中，對于某一坐標軸方向的流動分量，不僅與同方向的水力坡度Ix要作出貢獻，其它方向的水力坡度Iy也要作出貢獻。……