构造煤瓦斯解吸规律研究

通过建立实验系统,并模拟测试构造煤的瓦斯解吸过程,研究不同破坏程度构造软煤的瓦斯解吸规律,确定构造软煤在不同压力条件下的瓦斯解吸特性,为煤与瓦斯突出预测、煤层瓦斯压力和含量的预测以及估算采动落煤的瓦斯涌出提供了一定的理论依据。     

基于瓦斯解吸规律的掘进落煤瓦斯涌出量预测

为了准确预测掘进落煤瓦斯涌出量,搭建了大质量瓦斯解吸实验系统,进行了不同瓦斯压力条件下瓦斯解吸实验,研究了余吾煤业3#煤瓦斯解吸规律,建立了掘进落煤瓦斯涌出量预测模型,对不同瓦斯压力在不同掘进速度的落煤瓦斯涌出量进行了预测,查明了影响掘进落煤瓦斯涌出量的主要因素。研究结果表明:余吾煤业3#煤瓦斯解吸采用对数函数公式具有较高的拟合精度,拟合参数A和B受到煤层瓦斯压力或瓦斯含量的控制,影响掘进落煤瓦斯涌出量的主要因素为煤层原始瓦斯压力或瓦斯含量、割煤速度及落煤停留时间。     

水-热耦合作用下的煤中瓦斯解吸规律试验研究

以贵州低渗、较难抽采突出煤层为研究对象,借助HCA高压容量法瓦斯吸附装置,开展了不同温度及含水率条件的瓦斯解吸试验。研究表明:温度与煤中瓦斯解吸量呈正相关关系,含水率与煤中瓦斯解吸量呈负相关关系,温度和含水率对煤中瓦斯解吸影响最剧烈时段均集中于前30 min;利用改进的巴雷尔式推导了水-热耦合作用下煤中瓦斯解吸量量化关系式;理论分析了4个不同耦合区域对煤中瓦斯解吸量的影响。     

煤的瓦斯解吸扩散规律实验研究

为了进一步研究煤层中瓦斯解吸扩散的特征及其规律,设计了等温瓦斯吸附解吸实验系统,该系统主要由温度控制系统,瓦斯吸附解吸系统和数据采集与处理系统3部分组成。通过自制煤样,实验研究了2种煤质、2种粒度的4种不同煤样在30℃恒定温度、不同吸附平衡压力点下的瓦斯解吸扩散规律。通过对比分析,提出了瓦斯累计解吸量与时间之间的关系式,建立的煤的瓦斯累计解吸量的数学模型,并分析了影响模型中各参数变化的因素。     

密封取样煤的瓦斯解吸规律实验研究

基于自制的煤体瓦斯吸附-解吸实验装置,实验室模拟了反转密封取样过程,开展了不同吸附平衡压力下和不同密封时间的瓦斯解吸实验。针对实验过程中的煤样瓦斯吸附平衡-卸压-密封过程,分析了煤样罐中的瓦斯压力变化。结果表明:卸压密封过程瓦斯压力逐渐增大,是一个由非平衡状态向吸附平衡状态转变的过程,理论上随着时间的延长,最终趋向于吸附平衡状态。密封取样的瓦斯解吸是非平衡状态下的瓦斯解吸过程,其初始瓦斯解吸量明显大于常规解吸的瓦斯解吸量,随着吸附平衡压力的增大和密封时间的增大,初始瓦斯解吸量越大,其解吸规律与常规解吸基本相似。     

官地矿软煤和硬煤瓦斯解吸规律试验研究

文章通过在官地矿借助高压注水模设备,研究软煤和硬煤在外加水分含量和吸附平衡压力不同时的瓦斯解吸相关参数的变化规律。试验结果发现：外加水分阻碍软煤和硬煤的瓦斯解吸,对于软煤,外加水分具有更强的阻碍软煤的瓦斯解吸能力;在外界条件一致时,软煤的瓦斯解吸速度一直比硬煤高;在控制吸附平衡压力恒定条件时,持续增大外加水分含量,软煤和硬煤的瓦斯扩散系数均呈现出减小趋势。     

不同变质程度的软硬煤瓦斯解吸规律研究

采用自制的吸附/解吸实验装置对不同变质程度的软硬煤进行了瓦斯解吸实验,结果表明:软煤的吸附能力大于硬煤的吸附能力;同一吸附平衡压力下,软煤的解吸量大于硬煤的解吸量,且随着变质程度的增加,煤的瓦斯解吸量逐渐增大;解吸量与时间之间的关系可采用孙重旭式进行表示。为准确测定煤层瓦斯含量,预测煤与瓦斯突出等奠定理论基础。     

构造煤瓦斯解吸初期特征实验研究

利用自制的煤样瓦斯解吸试验装置,在恒温30 ℃、不同压力、不同粒度条件下,研究平顶山和鹤壁的原生结构煤和构造煤的瓦斯解吸初期速度和解吸量,分析构造煤瓦斯解吸初期的影响因素,建立构造煤瓦斯初期解吸数学模型。实验结果表明：与原生结构煤相比,构造煤瓦斯解吸初期速度更大,其初始解吸速度为1.23~4.20 mL/(g·min),是相同实验条件下原生结构煤的1.36~2.84倍,尤其在前1 min内差别较大;构造煤瓦斯解吸量是一条单调递增的幂函数曲线,0~10 min的瓦斯解吸规律具有分段性,可分为快速解吸段、缓慢解吸段和平稳解吸段,构造煤前10 min瓦斯解吸量可达1 h内解吸总量的60%。分析认为构造煤中大孔和过渡孔的发育程度决定了构造煤瓦斯初期特征;构造煤瓦斯解吸初速度随粒度的减小而增加,但是在极限粒度以下煤粒度对瓦斯初期解吸速度影响较小;瓦斯解吸初速度与吸附平衡压力呈幂指数关系;构造煤瓦斯解吸初期曲线符合文特式。     

地勘环境煤的瓦斯解吸规律实验模拟研究

为了研究地勘环境极为复杂而特殊条件下煤的瓦斯解吸规律,通过实验装置模拟地勘环境下煤中瓦斯解吸的特征,从泥浆压力、煤样粒径、瓦斯压力和提钻速度等因素综合研究煤样瓦斯解吸规律和特点。通过实验得到了影响地勘瓦斯解吸的关键因素,实验结论为开展地勘时期的瓦斯解吸规律的研究提供了必要的依据。     

应力对含瓦斯煤解吸特征影响的试验研究

深部开采时地应力的升高和剧烈开采的扰动,容易在采掘工作面形成应力集中区,从而导致应力主导型的突出事故和冲击-瓦斯复合动力灾害发生。为了探索深部开采时应力对含瓦斯煤解吸及涌出特征的影响规律,提高矿井瓦斯灾害治理的精准性,以焦作矿区九里山矿无烟煤为研究对象,利用煤岩三轴渗流-吸附-解吸试验装置进行了不同应力状态下煤样的等温解吸试验和恒吸附压力下的应力解吸响应试验,分析了应力作用对煤的解吸涌出特征的影响规律。研究结果表明:应力直接影响含瓦斯煤的解吸能力,决定应力集中区煤层瓦斯的涌出特征;在吸附等量瓦斯气体的情况下,煤的瓦斯解吸累积量、解吸初始速率均随着应力增加逐渐增大,解吸速率衰减指数随应力增加变化不大但呈现逐渐减小趋势,应力作用促进了煤样的瓦斯解吸;通过恒吸附压力下煤样对不吸附性气体(He)和吸附性气体(CH_4)应力解吸响应的对比试验,验证了应力作用会明显诱导煤样的解吸行为,导致相同条件下煤样的吸附能力降低;研究结果阐明了应力对含瓦斯煤解吸涌出特征的影响,揭示了应力对煤基质瓦斯解吸的诱导作用,对深部开采煤层瓦斯灾害的防治和煤层气的开采具有理论和工程实践意义。     

煤体瓦斯解吸规律研究综述

通过对温度、压力、水分含量、煤样粒度、孔隙度、变质程度等6种影响煤体瓦斯解吸的因素进行说明,综述了我国目前就这6种因素对瓦斯解吸的影响规律。结果表明:不同因素对瓦斯解吸具有规律性,但由于得到的规律忽略了煤地质环境的复杂性与各种因素之间存在相互影响,只是针对1种影响因素进行的研究,存在一定的片面性,因此在将来的研究中应尽量对多个因素进行综合研究,才能获得更准确的结论。     

煤粒瓦斯变压解吸规律的实验研究

为研究煤粒在变压环境下的瓦斯解吸规律,设计了恒温变压动态瓦斯解吸实验系统,进行了不同粒径煤样在不同初始瓦斯压力下的瓦斯变压解吸实验。得到了不同实验条件下的累积瓦斯解吸量随时间的变化关系,建立了变压坏境下煤粒瓦斯解吸量随时间变化的数学模型。实验结果表明:煤粒瓦斯累积解吸量的倒数与时间函数(f(t)=1/tn,0n≤1)呈线性关系;煤粒内初始瓦斯压力越高,最大累积瓦斯解吸量越大;煤粒最大瓦斯解吸量与其粒度无明显相关性。     

煤体瓦斯解吸实验的研究现状及进展

在煤矿开采过程中,瓦斯从煤体中解吸出来,可能会造成瓦斯事故,如果能够合理开发利用,它也可以作为一种清洁高效的资源。因此对煤体瓦斯解吸规律进行深入分析探讨具有非常重要的意义。以此为出发点,从瓦斯解吸的影响因素、解吸的实验方法及总结的经验规律等方面分析了煤体瓦斯解吸实验的研究现状,对现有研究成果进行了总结,并提出了在瓦斯解吸研究方面存在的不足之处以及未来研究的思路。     

不同温度压力下低渗煤体瓦斯的解吸规律

以平顶山低渗煤体为研究对象,研究了不同温度和瓦斯平衡压力对瓦斯的解吸速率的影响。在瓦斯解吸初期,温度和瓦斯平衡压力对解吸速率的影响程度不一,但在解吸基本平衡之后,瓦斯解吸速率随温度的增加呈正比例上升,且1.5~2.0 MPa瓦斯压力的影响程度比0.74~1.50 MPa瓦斯压力的影响程度大。     

不同流场条件下的煤样瓦斯解吸规律实验研究

以实验室实验为研究手段,研究了单向、径向和球向3种不同流场条件下的瓦斯解吸规律。首先对实验进行了设计,包括实验原理、不同流场设计,并对现有吸附罐进行设计改造,实现了单向、径向及球向3种瓦斯流场状态;然后对实验装置进行加工与制作,开展了不同流场条件下的煤样瓦斯解吸实验,绘制出相应的瓦斯解吸量曲线。研究结果表明:在相同的瓦斯解吸时间内,3种流场的瓦斯解吸量与平均瓦斯解吸速度不同,且都呈现出球向流场最大,径向流场次之,单向流场最小的规律,对煤矿瓦斯防治工作具有指导意义。     

煤体解吸甲烷规律及解吸后微结构特征研究

在新兴能源产业提质增效的迫切要求下,积极推进煤层气产业发展对于缓解目前国内能源现状具有重要意义。地层应力约束下煤储层吸附解吸瓦斯特征直接关系到瓦斯抽采作业的布置方式。基于此,对应力约束状态下煤体对甲烷的吸附和解吸特征进行了试验研究,同时对解吸甲烷后煤体内部结构特征进行了CT扫描测试和分析。结果表明：煤体对甲烷的吸附量与孔隙压力几乎呈线性关系,符合Langmuir模型|80℃是煤体解吸甲烷较为合理的温度点|解吸甲烷后煤体内部会形成较多孔隙,发育较多的次生裂隙,不同层位孔隙率在6.32%～9.38%之间,平均孔隙度可达7.4%|在不同类别孔隙中,孔径低于30μm的孔裂隙比例高达76.36%|总体上,煤体中孔径较小的孔裂隙结构是甲烷解吸、扩散以及运+移的主要通道。     

不同煤屑形状对瓦斯解吸扩散规律影响的数学模拟

煤屑瓦斯解吸扩散规律的研究对应用解吸法测定煤层瓦斯含量以及预测煤层突出危险性有着重要的现实意义。受煤层地质条件、煤的物理力学性质、钻取工艺等多种因素影响,所取的煤屑会呈现不同的形状,其解吸扩散参数也不尽相同。通过对宏观上可根据肉眼分辨其形状的煤屑的几何形状对煤屑的瓦斯扩散规律的影响进行数学模拟,得出了不同煤屑形状下的瓦斯解吸扩散数学模型及其解析解。考虑到解吸放散时间不同,得到了不同解吸扩散模型的近似式。并通过对比分析发现,同一粒度分布范围内,煤屑瓦斯初期解吸时受到煤屑形状的较大影响;随着解吸时间的延长,煤屑形状的不同对解吸扩散规律影响趋于变小,不同形状的煤屑颗粒内部瓦斯有效扩散形状逐渐近似于球形。