構(gòu)造煤瓦斯解吸初期特征實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、構(gòu)造煤的低強(qiáng)度、高儲能、快速解吸和低滲透性的特性是造成煤與瓦斯突出的根本原因,是造成瓦斯含量測算不準(zhǔn)、瓦斯聚集致災(zāi)的重要原因,也是構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)煤層氣難抽采的直接原因。
　　本論文以構(gòu)造煤瓦斯解吸初期特征為研究核心,立足于分析煤體結(jié)構(gòu)物性差異,優(yōu)化建立了構(gòu)造煤瓦斯解吸初期實(shí)驗(yàn)裝置,分別對鶴壁、平頂山構(gòu)造煤和原生結(jié)構(gòu)煤進(jìn)行了瓦斯解吸初期特征實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn),得出了構(gòu)造煤瓦斯解吸初期階段解吸模式,分析了構(gòu)造煤瓦斯解吸初期特征的影響因素,建立了

2、構(gòu)造煤瓦斯解吸數(shù)學(xué)模型,最后對瓦斯含量測定中的瓦斯損失補(bǔ)償方法進(jìn)行了探討并進(jìn)行了實(shí)際考察。
　　本論文取得的主要結(jié)論如下:
　　(1)同一地點(diǎn)的構(gòu)造煤和原生結(jié)構(gòu)煤吸附能力差別不大,但構(gòu)造煤初期瓦斯解吸速度和解吸量遠(yuǎn)大于原生結(jié)構(gòu)煤。在瓦斯解吸的0-3min內(nèi)的瓦斯解吸量、解吸速度與解吸時間t呈現(xiàn)冪指數(shù)關(guān)系,解吸量曲線符合Q=Atb的形式,瓦斯速度曲線符合Vt=At-b形式。
　　(2)構(gòu)造煤初始瓦斯解吸速度大,解吸速度衰

3、減快,但衰減率相差不大,構(gòu)造煤和原生結(jié)構(gòu)煤瓦斯解吸初期規(guī)律差異主要表現(xiàn)在第1min。構(gòu)造煤第1min解吸速度V1在1.225~4.197 ml/(g·min),原生結(jié)構(gòu)煤V1速度在0.485~3.683 ml/(g·min),構(gòu)造煤解吸速度是原生結(jié)構(gòu)煤解吸速度的1.25~2.84倍;實(shí)驗(yàn)顯示構(gòu)造煤瓦斯解吸前10s、30s、1min、3min、10min瓦斯量占60min瓦斯解吸量的比例分別為:16％、24%、31%、45%和64%。

4、r>　　(3)瓦斯解吸速度與解吸時間曲線總是呈現(xiàn)一下降的單調(diào)有限函數(shù)。粒度越大瓦斯解吸速度越小,吸附平衡壓力越大解吸速度越大,且構(gòu)造煤的瓦斯解吸初速度要大于原生結(jié)構(gòu)煤,煤體破壞程度越高,粒度對瓦斯解吸初速度的影響越小。
　　(4)將實(shí)驗(yàn)室測定的構(gòu)造煤瓦斯解吸初期數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)公式擬合比較后發(fā)現(xiàn),構(gòu)造煤瓦斯解吸的0-3min內(nèi)的解吸規(guī)律與文特式擬合效果較好,即在雙對數(shù)坐標(biāo)下構(gòu)造煤瓦斯解初期解吸量與解吸時間呈線性關(guān)系:() n()t

5、Ln V?BL t?c。
　　(5)依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析了影響構(gòu)造煤初期解吸規(guī)律的因素。變質(zhì)作用不但產(chǎn)生了氣源,而且影響了煤中孔隙由大孔向中孔、小孔的演變,孔隙形狀由開放孔向封閉孔的轉(zhuǎn)變并伴隨畸形孔的產(chǎn)生;煤粒中大孔、中孔的分布及連通性決定了瓦斯運(yùn)移初期能力的強(qiáng)弱;此外,煤粒粒度越大瓦斯解吸速度和解吸量越小,衰減越慢,粒度與瓦斯解吸量之間符合關(guān)系式:2tQ?ax?bx?c,且隨解吸時間的增加,a、c值增加、b值減小;吸附平衡壓力與瓦