構(gòu)造煤瓦斯解吸初期特征實驗研究.pdf

1、構(gòu)造煤的低強度、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驗裝置,分別對鶴壁、平頂山構(gòu)造煤和原生結(jié)構(gòu)煤進行了瓦斯解吸初期特征實驗室實驗,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償方法進行了探討并進行了實際考察。
　　本論文取得的主要結(jié)論如下:
　　(1)同一地點的構(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;實驗顯示構(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)將實驗室測定的構(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)實驗結(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移初期能力的強弱;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