作者:李希建 薛海騰 陳劉瑜 沈仲輝 徐明智 許石青
單位:貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院,復(fù)雜地質(zhì)礦山開(kāi)采安全技術(shù)工程中心,貴州大學(xué) 瓦斯災(zāi)害防治與煤層氣開(kāi)發(fā)研究所,中國(guó)電建集團(tuán)貴州電力設(shè)計(jì)研究院有限公司,重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要:煤層瓦斯流動(dòng)規(guī)律與煤的孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。為揭示貴州地區(qū)突出煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及對(duì)其瓦斯流動(dòng)特性的影響,以貴州地區(qū)6個(gè)典型礦井突出煤層為研究對(duì)象,采用高壓容量法測(cè)試了6個(gè)煤樣的吸附能力。同時(shí),根據(jù)高壓壓汞試驗(yàn),利用分形方法獲得煤樣分形維數(shù),并分析樣品的微觀孔隙結(jié)構(gòu)分形特征及其與煤質(zhì)參數(shù)的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,探討多尺度孔隙中瓦斯流動(dòng)規(guī)律,分析吸附作用對(duì)瓦斯流動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明,貴州突出煤層以微孔為主,微孔為比表面積和孔隙體積的主要貢獻(xiàn)者。同一煤樣微孔分形維數(shù)D1、小孔分形維數(shù)D2和中孔分形維數(shù)D3依次增大,且分形特征明顯。D1和綜合分形維數(shù)Dk與水分呈負(fù)相關(guān),揮發(fā)分與D2、D3呈負(fù)相關(guān),灰分和D3呈負(fù)相關(guān)。突出煤層中瓦斯擴(kuò)散模式主要為Knudsen型和過(guò)渡型。在Knudsen擴(kuò)散區(qū)和過(guò)渡擴(kuò)散區(qū),滲透率受溫度和壓力影響較??;Fick擴(kuò)散區(qū),在相同Kn和溫度條件下,滲透率隨壓力增大而減小,隨溫度增高而降低;壓力越高,孔徑越小,滲透率受吸附作用影響越大。
關(guān)鍵詞:突出煤層, 瓦斯吸附, 孔隙結(jié)構(gòu), 煤層滲透率, 煤層分形維數(shù)