煤层注水时间研究：分形维数影响与力学模型验证

本文主要探讨了在煤层注水过程中，如何考虑分形维数这一复杂几何特性，以及它对注水时间的影响。分形维数是对孔裂隙网络结构的一种量化描述，它反映了煤层内部的复杂性和不规则性。作者首先从理论上分析了煤层注水的力学原理，构建了一个结合分形特征的注水模型，该模型旨在深入理解水在煤层中的渗透行为。 通过选取南屯煤矿和东滩煤矿的实际注水案例，研究者验证了所建模型的实用性和有效性。模型研究发现，注水速度与煤层中半径方向的压力梯度呈现正相关关系，这意味着注水压力分布与注水路径的长度和复杂性密切相关。模型的预测结果与现场实测数据有良好的一致性，为煤层注水工作的实践提供了理论指导。 研究还深入分析了分形维数、迂曲度（衡量孔裂隙网络弯曲程度的指标）和钻孔半径等因素对注水时间的影响。有趣的是，当煤层条件保持不变时，注水时间的影响因素灵敏度是恒定的，不受湿润半径的变化影响。然而，如果煤层条件发生变化，如岩性、湿度或裂隙结构，这些因素的敏感性也会随之调整。 最后，这项研究对于优化煤层注水策略，提高注水效率，降低注水成本具有重要的理论价值。它为决定煤层注水的最佳时间提供了科学依据，有助于煤炭开采企业在实际操作中做出更精准的决策。考虑到分形维数的注水模型对于理解和控制煤层注水过程具有显著的贡献，对于煤炭行业的可持续发展和技术进步具有深远的意义。