煤孔隙结构对瓦斯解吸-扩散-渗流过程的影响
贾男
中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 113122;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺 113122
摘要：充分认识煤层瓦斯运移机制是提升抽采效率的根本前提.而目前针对煤体瓦斯微观运移特性的研究探讨的多是煤微观孔隙瓦斯运移特性,忽略了瓦斯解吸-扩散过程.以焦煤为例,采用压汞测试、纳米级工业CT扫描和数值仿真,精准重构并定量表征了煤孔隙空间结构,从微观角度分析了瓦斯解吸-扩散-渗流的演化过程,初步探讨了煤孔隙空间结构对瓦斯运移的影响.结果表明:①在孔隙中心位置的瓦斯压力相对较高,解吸-扩散由孔隙中心向边缘进行,不同时间及位置上瓦斯压力分布规律差异明显,造成瓦斯压力分布差异性的原因在于各代表性体积(REV)单元中孔隙与喉道的半径、长度、形状、连通性能不同.②孔隙结构和拓扑优势拓展了瓦斯解吸-扩散-渗流范围,大尺寸孔隙结构能为气体分子提供多元化运动空间,削弱尺寸效应对扩散广度的影响,促进瓦斯解吸-扩散速率.③强非均质连通孔隙结构中,瓦斯渗流分散而高效,能通过广泛沟通煤基质完成气体由扩散到渗流的转变,提升瓦斯传质效率;弱非均质连通孔隙结构中,气体渗流路径单一、流线集中,渗流传质阻力较大,气体分子由扩散到渗流的转变效率低,不利于瓦斯高效运移.研究结果从微观角度丰富了煤体瓦斯运移理论,为瓦斯抽采工程实践提供了理论基础.
关键词：瓦斯抽采煤层瓦斯孔隙结构瓦斯解吸瓦斯扩散瓦斯渗流CT扫描
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：辽宁省科技计划联合基金项目(2023JH2/101700008)
论文发表日期：2024-03-10
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( 122-130 )
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