多气体组分环境下原位保压煤样瓦斯压力衰减特性及演化规律
高明忠1
季冰2
李永程2
宋杰2
谢晶3
郝海春2
王智鹏2
1.深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,广东 深圳 518060;深圳大学深地科学与绿色能源研究院,广东 深圳 518060;四川大学水利水电学院,四川 成都 6100652.深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,广东 深圳 518060;深圳大学深地科学与绿色能源研究院,广东 深圳 5180603.四川大学水利水电学院,四川 成都 610065
摘要：深部煤层原位瓦斯压力的精确测定对煤矿安全生产至关重要.然而传统取心测压技术,较少考虑煤层内气体成分的复杂性,忽略了取心过程中煤样自由体积的扩张对原位瓦斯压力的影响,从而降低原位瓦斯压力测定的准确性.基于深部煤层保压保瓦斯取心技术理念,聚焦于取心后煤样自由体积扩张导致的瓦斯压力重平衡过程,自主研发原位保压煤样多气体组分解吸系统,系统开展了多气体组分环境下的保压煤样解吸试验,揭示了不同气体组分对原位瓦斯压力动态演化的影响机制.结果表明:①保压取心整个过程中瓦斯压力变化可分为初始吸附平衡阶段、变体积阶段和解吸平衡阶段,而变体积阶段是瓦斯压力变化的主要阶段,压力衰减速率随体积扩张逐渐减小;②瓦斯压力变化受取心体积扩张程度、初始吸附量及气体竞争吸附的共同影响,自由体积扩张将导致气体分子间平均自由程增加,进而减弱了分子间的碰撞频率与强度,促使瓦斯压力下降;③强吸附性气体(如CO2)的存在对保压煤样的瓦斯压力衰减具有缓冲作用,而弱吸附性气体(如N2)则加速瓦斯压力下降;④保压煤样取心过程中,CO2 的竞争吸附特性显著调控瓦斯压力的变化,CH4 主导初期瓦斯压力变化,N2 在低压阶段解吸量增加.研究结果可为深部煤层保压取心瓦斯压力准确获取提供一种新方法,为煤矿瓦斯抽采达标评判和防突措施效果检验提供技术支撑.
关键词：深部煤层多气体组分解吸规律瓦斯压力试验系统
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52225403)深圳市杰出青年基金资助项目(RCJC20210706091948015)国家重点研发计划(2023YFF0615400)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 87-101 )
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