含水煤样瓦斯解吸规律及原位瓦斯压力测量应用初探
高明忠1
王智鹏2
宋杰2
谢晶3
郝海春2
杨本高3
季冰2
李永程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2.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3.四川大学水利水电学院,四川成都 610065
摘要：煤层原位瓦斯压力的解吸规律和精准测算是瓦斯抽采与防治的关键."深部煤层原位保压保瓦斯取心方法"通过煤心在保压空间内重平衡前后的瓦斯压力计算原位瓦斯压力,其计算精度依赖于对取心器内体积扩容-压力重平衡过程的精确表征.通过常压解吸试验,揭示了水分对煤样瓦斯解吸的抑制规律;通过连续扩容解吸试验,直接模拟不同体积占比煤样进入取心器后的扩容过程,研究含水率对压力演化的影响;结合低场核磁阐明了水通过竞争吸附及孔隙阻塞抑制瓦斯解吸-扩散的机制;最终提出了现场原位瓦斯压力测量方法,并在山西晋城成庄煤矿进行了验证.研究结果表明:水分显著抑制煤样瓦斯解吸,在相近压力条件下(约2.5 MPa),含水率增至5.11％时,150 min总解吸量(Q150)较干燥煤样降低72.3％,前1 min解吸量(Q1)锐减84.5％.连续扩容解吸(初始压力3.33 MPa,5次阶梯扩容)过程中,平衡压力随含水率增加呈线性降低,含水率4.85％的样品最终平衡压力较干燥样低6.25％;且随着扩容进行,压力回弹幅度显著衰减.基于现场保压取心实测压力及煤样参数反演原位瓦斯压力的方法在晋城矿区的应用表明:反演结果与实测原位压力(0.69 MPa)整体误差小于5％,验证了该方法在含水煤层中应用的可靠性.
关键词：保压保瓦斯取心含水率解吸规律原位瓦斯压力
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52225403)国家重点研发计划(2023YFF0615400)深圳市杰出青年基金项目(RCJC20210706091948015)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2026-01-09（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 1388-1400 )
英文信息