煤层井下低温取心过程瓦斯损失量推算模拟试验
王龙1
邓志亮2
王兆丰3
刘军3
胡龙生2
王新丰2
1.湘潭大学环境与资源学院,湖南 湘潭 411105;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 4540032.湘潭大学环境与资源学院,湖南 湘潭 4111053.河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454003
摘要：低温取心技术既能在煤层中定点取样,又可有效减少取样过程的瓦斯逸散,在井下煤层瓦斯含量精准测定中应用前景广阔.为了准确推算低温取心过程的煤心瓦斯损失量,依托含瓦斯煤低温取心吸附解吸模拟平台,在不同管壁外热、不同平衡压力(1～4 MPa)条件下开展了低温取心型煤瓦斯解吸模拟试验,研究了低温环境下的瓦斯解吸特征;并基于图解法,采用 3种不同扩散模型对低温取心的解吸曲线进行拟合分析,评价了 3种损失量推算模型的优劣.结果表明:常规取心过程产生的摩擦热会大大增加煤心瓦斯损失量;瓦斯解吸量随取心管壁温度上升逐渐增大,当管壁外热分别为 60、70、80、90℃时,30 min内解吸量分别为 6.587、7.082、7.460和 7.981 cm3/g,较之恒温30℃解吸量的增幅分别达到 13.71％、22.25％、28.78％和 37.77％.低温取心时,煤心解吸出现倒吸回流现象,这是降温导致煤样罐内压力小于大气压造成的.经不含瓦斯煤倒吸对比试验校正,低温取心时的真实解吸量随着管壁外热降低逐渐减小,管壁外热分别为 60、70、80、90℃时,30 min内低温取心解吸量分别为 3.578、3.842、4.215和 4.76 cm3/g,较之常规取心的解吸抑制率在40％～46％间.低温环境下,瓦斯解吸量随吸附平衡压力升高逐渐增大,但增长幅度逐渐减小;低温取心时的扩散系数较之常规取心减少得多,且随着降温呈现线性降低.采用Logistic增长模型对低温取心解吸曲线的拟合精度明显优于√t模型和指数模型,损失量推算误差小于 0.5％,能够满足低温取心时瓦斯损失量推算的需要.
关键词：低温取心瓦斯损失量管壁外热瓦斯解吸扩散系数Logistic增长模型
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(52074107)国家自然科学基金(52104224)湖南省自然科学基金青年基金资助项目(2023JJ40632)
论文发表日期：2025-05-30
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：12( 174-185 )
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