不同粒径与压力下煤粒瓦斯吸附数学模型研究
高宇1
刘佳2
秦跃平3
1.晋能控股煤业集团 马道头煤业公司,山西 大同 0370002.太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 0300003.中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院,北京 100083
摘要：采用煤粒进行瓦斯吸附实验是研究煤基质瓦斯流动机理的基本手段.为探究煤粒形状对煤体瓦斯吸附规律的影响,设计煤粒瓦斯恒温定压吸附实验,得到 4 种粒度的煤样在不同瓦斯压力下的吸附特征.基于煤基质游离瓦斯密度梯度扩散理论,分别建立圆柱形和球形煤粒瓦斯定压吸附数学模型,并通过有限差分法进行编程解算,后用实验数据来验证模拟结果.发现将煤粒视作球形和圆柱形得到的模拟结果均与实验结果匹配程度较高,证明了煤基质游离瓦斯密度梯度扩散理论的准确性和可靠性;煤样粒径增加时,微孔道扩散系数增大;瓦斯吸附压力对微孔道扩散系数的影响较小,微孔道扩散系数摆脱对瓦斯吸附压力和吸附时间的依赖;相对来说,煤粒的形状对瓦斯吸附数学模型的预测精度影响不大,但 2 种模型的微孔道扩散系数存在显著差异;当瓦斯吸附压力与煤样粒径固定时,圆柱形煤粒的微孔道扩散系数大于球形煤粒的微孔道扩散系数,约为 2 倍,主要是由于 2 种形状有效扩散截面积的差异性.
关键词：煤粒形状定压吸附游离瓦斯密度梯度微孔道扩散系数有限差分法
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51874315)
论文发表日期：2023-07-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 109-117 )
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