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。     

瓦斯解吸过程温度变化实验测量研究

应用红外热像仪对不同吸附气体条件下煤体瓦斯解吸过程温度变化进行了实验测量。实验结果表明,煤体对瓦斯的解吸过程是吸热过程,伴随有温度的变化,煤体解吸瓦斯的同时对外吸收热量,从而使煤体的温度下降;煤体吸附的气体不同,解吸过程中由于气体膨胀吸热以及解吸吸热造成的煤体温度下降幅度也不同。煤体吸附不同瓦斯气体时解吸造成的温度下降幅度大小顺序依次为CO2>CH4>N2。对不同吸附气体条件下煤体瓦斯解吸过程温度变化曲线进行了拟合,其温度变化曲线符合指数函数。     

煤粒瓦斯放散数学模型及数值模拟

为了进一步验证将煤粒视为规则球形研究得到煤粒瓦斯放散符合达西定律的合理性,选取煤粒的另一种极限形状--圆柱形煤粒进行研究。基于达西定律和菲克定律,分别建立圆柱形煤粒瓦斯放散的有限差分数学模型,编制Visual Basic程序进行数值解算,并进行达西和菲克数值模拟。通过对比圆柱形煤粒的模拟结果和实验结果,得出达西模拟结果与实验结果的吻合程度远高于菲克模拟结果。同时,通过对比圆柱形煤粒和球形煤粒的研究结果,发现瓦斯累积解吸量随时间的变化和煤粒形状无直接关系,从而证实煤粒瓦斯放散服从达西定律。     

密度梯度驱动的煤粒瓦斯解吸扩散模型及试验研究

为解决菲克扩散模型在煤粒瓦斯解吸扩散过程中存在较大偏差的问题,更好地解释瓦斯在煤粒中的解吸扩散机制,首先开展了封闭空间煤粒瓦斯解吸试验,得到不同初始解吸压力下的煤样瓦斯解吸数据,并评估了4种解吸经验公式的精确性;随后回顾了浓度梯度驱动的菲克扩散模型,提出了游离瓦斯密度梯度驱动的新扩散模型;在此基础上,建立了相关的解吸扩...     

西山矿区煤粒瓦斯解吸影响因素研究

由于现阶段瓦斯解吸试验采样数量少、范围小、实测数据与瓦斯解吸模型计算结果之间有误差,故在多个矿井采集煤样开展解吸试验,以此扩大煤样的采集范围;采用控制变量法,通过改变煤样的吸附平衡压力、粒度以及温度3个变量,来研究不同情况下瓦斯解吸时变规律.对不同赋存条件下的煤样进行解吸试验,以此增强瓦斯解吸模型的适用性,再次检验影响...     

基于瓦斯涌出量的煤体瓦斯解吸特性研究

为了实时动态分析煤体的瓦斯解吸特性,基于瓦斯解吸速度幂关系式提出了一个表征煤体瓦斯解吸特性的新参数n,在现有矿井安全监测监控系统的基础上构建煤体瓦斯涌出监测系统,可实时计算n值,分析工作面前方煤体的解吸特性,并在卧龙湖煤矿进行了现场验证。结果表明,煤体瓦斯涌出监测系统可计算出掘进面每天的n值,n曲线与传统的瓦斯解吸指标K1、Δh2曲线的变化趋势正好相反,指标n能够表征煤体瓦斯的解吸特性。通过对比K1的突出危险临界值,可得到n的突出危险临界值,为煤与瓦斯突出的工作面预测提供依据。     

瓦斯解吸量在突出预测中的可靠性研究

采用现场测定和实验室实验的方法,研究得出了瓦斯解吸量作为突出预测指标是敏感可靠的.突出煤体的瓦斯解吸量大,瓦斯解吸速率快,瓦斯解吸量和瓦斯压力之间有着密切的关系,本文提出通过研究解吸时间、瓦斯压力、瓦斯解吸量等之间的关系,来确定瓦斯解吸量的临界值的方法.     

煤粒瓦斯解吸放散规律研究新进展

总结了我国在煤中瓦斯解吸放散规律研究领域的进展,提出了研究过程中存在的问题。同时,基于达西定律和菲克定律,分别对球形和圆柱形煤粒瓦斯放散进行数值模拟,并将其与实验数据对比,给出了新的见解和看法。     

煤层瓦斯含量不同解吸方式损失瓦斯量推算研究

为了减少直接法测定煤层瓦斯含量井下解吸不同的解吸方式对瓦斯损失量推算影响误差,采用瓦斯解吸速度测定仪,测定同一煤样、不同解吸方式的瓦斯解吸速度和瓦斯损失量推算精度.试验发现,当控制煤样暴露时间相同时,关闭阀门拧紧煤样罐直接解吸的方式,瓦斯解吸速度远大于关闭阀门拧紧煤样罐再打开阀门泄气后解吸,以及打开煤样罐阀门后拧紧煤样罐的解吸方式;打开煤样罐阀门后拧紧煤样罐解吸方式的瓦斯损失量,大于关闭阀门拧紧煤样罐直接解吸,及关闭阀门拧紧煤样罐再打开阀门泄气后的解吸方式.     

不同压力阶段下温度对瓦斯解吸规律实验研究

利用高温高压气体吸附分析仪,研究了不同压力阶段条件下温度对瓦斯解吸规律的影响,得到了各个压力段的瓦斯累计解吸量随时间变化的实测曲线,进而得到累计解吸量与时间的函数关系式。实验结果表明:在各个解吸压力段内,不同温度的瓦斯累积解吸量不同;在相同压力条件下,温度越高,煤粒瓦斯解吸越容易;各个压力段内,不同温度的瓦斯累积解吸量与时间的关系均能拟合成统一的函数关系式。     

煤与页岩中瓦斯解吸特性对比实验研究

为了分析煤与页岩中瓦斯解吸特性,以四川盆地龙马溪组黑色页岩和重庆南桐煤矿无烟煤为研究对象,利用瓦斯吸附/解吸装置,开展了不同温度条件下的瓦斯解吸实验,研究结果表明：瓦斯初始解吸速率极快,随着时间的增加,解吸速率逐渐减小,解吸量最终达到最大值;随着温度的增加,瓦斯最终解吸量增大,煤的解吸量增幅明显大于页岩;同等条件下煤在瓦斯解吸量和解吸时间上大于页岩,但页岩的瓦斯解吸速率大于煤。基于渗透模型,通过引入曲率的概念,将瓦斯解吸过程划分为急速解吸、快速解吸、缓慢解吸、极缓解吸4个阶段。     

不同粒度煤样的瓦斯解吸规律实验研究

依托自行设计加工的含瓦斯煤瓦斯解吸规律实验系统,以煤的瓦斯解吸动力学规律为理论基础,采用模拟测试和理论分析相结合的方法,在等温等压条件下对不同粒度煤样的瓦斯解吸规律进行了模拟测定。通过对实验数据的拟合分析,得出粒度对煤的瓦斯解吸规律的影响,最后对粒度对煤的瓦斯解吸规律的影响进行了理论分析。     

基于加温解吸法的煤层气含量实验研究

依据国家标准、行业标准,结合煤岩、煤质、煤样形状、埋深、煤层原地温度制定实验方案,通过大量的对比实验,制定了一套新的快速、准确的煤层气解吸测定方法——加温解吸法,满足了煤矿安全生产、煤层气勘探对煤层气(煤层瓦斯)含量及时、准确的要求。     

突出危险工作面煤体温度变化的研究

针对某矿煤与瓦斯突出灾害预测指标研究不足的问题,利用自行研制的温度传感器装置,对某煤矿突出危险煤层的煤体温度变化进行了现场观测,并与传统的钻屑指标法预测煤与瓦斯突出危险性相结合,分析探讨了突出煤层煤体温度变化的规律,为今后利用煤体温度变化进行突出危险性的预测预报提供了依据。     

温度效应对煤层瓦斯吸附解吸特性影响的实验研究

对煤体瓦斯吸附解吸扩散过程进行了理论分析,根据Clausius-Clapeyron方程计算煤体在不同温度下的吸附热值,利用菲克定律求解煤体瓦斯在不同温度下的扩散系数和动力学扩散参数,研究其与温度之间的关系,并利用阿伦尼乌斯修正式计算得到煤体瓦斯解吸过程的活化能。研究结果表明,煤体瓦斯吸附量随着吸附温度的升高而降低,初始有效扩散系数及动力学扩散参数与瓦斯解吸温度呈正相关关系,利用阿伦尼乌斯修正式,计算得到实验煤样瓦斯解吸扩散活化能为2.71 kJ/mol。从吸附热力学、解吸动力学,以及分子活化能3个方面研究了温度效应对瓦斯吸附解吸特性的影响,可为工程实践提供一定的基础理论支撑。     

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。     

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。     

注水对煤层吸附瓦斯解吸影响的试验研究

水力化措施在煤矿开采中广泛应用,为了研究注水对煤层瓦斯解吸的影响,采用高压吸附-注水-解吸测试装置对不同吸附平衡压力和水分条件下煤对瓦斯的置换解吸量、卸压解吸量及总瓦斯解吸量进行了测试计算。结果表明:注水过程中及注水一段时间内煤样罐瓦斯压力呈现出继续增高的趋势,说明注入的水置换出了煤体吸附的瓦斯,且水分越高,置换解吸量越大,测试的最大置换量可达11.88 mL/g;卸压后,注水煤样的瓦斯解吸量减小,且水分越大,瓦斯解吸量降幅越大,降幅最大值可达68.29%;注水后煤的总解吸量增大,说明注水对试验煤样的瓦斯解吸起促进作用。     

关于煤粒瓦斯解吸经验公式的探讨

对煤粒瓦斯解吸的各种经验公式进行了综述分析,探讨了其间的内在联系,并进行了对比分析。选取不同粒度煤样在空气中进行瓦斯解吸实验,用不同的经验公式对实验数据进行拟合,指出了描述不同粒度下瓦斯解吸的最佳经验公式,这为计算瓦斯含量、瓦斯涌出量提供了依据,对进一步研究瓦斯解吸规律具有参考意义。     

突出煤体的瓦斯解吸特征及其影响因素分析

在适宜的外界条件下,煤体中的吸附瓦斯迅速解吸为游离瓦斯后可释放出巨大的能量,从而产生强烈的气体动力效应。通过理论分析得出影响瓦斯解吸速度的重要因素——瓦斯的浓度梯度和孔壁产生的能垒。在一定的煤层条件下,吸附瓦斯浓度梯度取决于外部裂隙中高压瓦斯的释放速度,而孔壁的能垒与煤体的粒度关系密切。研究分析了不同吸附压力和煤样颗粒对瓦斯解吸特征的影响,得出瓦斯解吸速度和解吸量随孔隙压力和煤体破坏程度变化的规律。