煤炭学报

作者：冯龙飞, 王双明, 王皓,

关键词：矿井水, 深井回注, 回注流量, 多分支井, 井型优选,

鄂尔多斯盆地部分煤矿面临高矿化度矿井水的处置难题，深井回注技术是实现其较低成本、大规模水治理需求的有效途径。以鄂尔多斯某矿深井回注案例为工程背景，采用基于热−流–固控制方程的数值模拟方法，针对矿井水深井回注多分支井型，开展了分支数量、井距影响下回注流量、目标层孔隙水压的时空演化规律研究；构建了倾斜钻孔注水流量−降深的理论解析并开展了多分支井型井距−流量的函数拟合，结合井建长度构建了单位回注流量的相对成本函数，并提出了最优井型和井距的确定方法，结果表明：① 多分支井的回注流量规模远高于直井，分支井个数越多回注能力越大，都随注水时间呈对数衰减，大约1000 d后注水流量趋于稳定；② 多分支井系统回注流量受分支井个数与井距联合控制，构建的井距−流量函数为Q = a - b c^x，拟合系数达到0.98，在一定范围内回注流量随井距增大而增加后趋于稳定，以多分支倾角5°为例，当3种井型的井距分别超过200、300、400 m后，回注流量保持稳定；③ 单位流量相对井建成本与井间距成正比，在相同井距离下多分支井个数越多成本增加越快，当2、3、4分支井的系统最大流量分别超过145、220、305 m3/h时，单位流量相对井建成本急剧增加；④ 以高矿化度矿井水回注需求为依据，以控制单位流量相对成本为目标，提出了多分支井最优井距与分支井个数的确定方法，以多分支倾角5°为例，当矿井回注流量需求介于77～149 m3/h时，优选2分支井；当回注流量需求处于149～201 m3/h之间时，优选3分支井；当回注流量需求处于201～306 m3/h，采用4分支井为最优方案，最优井距可结合对应的井距−流量函数确定。研究成果为矿井水地质存储工程设计提供科学依据。

来源：2025年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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