【摘要】：瓦斯涌出量預(yù)測(cè)、煤體瓦斯含量測(cè)定、突出預(yù)測(cè)和鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)的測(cè)定以及各種瓦斯強(qiáng)化抽采方法,無(wú)不與瓦斯擴(kuò)散息息相關(guān)。瓦斯擴(kuò)散受多種因素影響,包括煤的變質(zhì)程度、顯微組分、孔隙結(jié)構(gòu)、環(huán)境溫度、瓦斯壓力、水分和粒徑等,文章主要研究粒徑、吸附平衡壓力和水分耦合作用下瓦斯擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)特性以及低階煤的瓦斯擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)特性。搭建了具備溫度控制功能的瓦斯吸附-擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置,在實(shí)驗(yàn)室模擬了顆粒煤在不同煤粒半徑、不同吸附平衡壓力和含水率下的吸附-擴(kuò)散過(guò)程,獲得了相應(yīng)的瓦斯擴(kuò)散量與時(shí)間關(guān)系曲線,運(yùn)用Matlab、Origin和Excel軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,結(jié)合球狀顆粒煤?jiǎn)慰讛U(kuò)散模型計(jì)算出擴(kuò)散系數(shù),分析了擴(kuò)散時(shí)間、粒徑、吸附平衡壓力和水分與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系,并最終得到粒徑、吸附平衡壓力共同耦合作用下含水顆粒煤樣的瓦斯擴(kuò)散規(guī)律。研究結(jié)果表明:(1)瓦斯擴(kuò)散系數(shù)隨時(shí)間的增大而減小,其減小的幅度也隨著時(shí)間的增大而減小;(2)隨著粒徑的增大,瓦斯擴(kuò)散系數(shù)增大,而瓦斯有效擴(kuò)散系數(shù)減小,具有一定的規(guī)律性。(3)吸附平衡壓力對(duì)干燥煤樣的擴(kuò)散系數(shù)沒(méi)有影響,對(duì)于含水煤樣,擴(kuò)散系數(shù)隨吸附平衡壓力的增大而增大;(4)在相同條件下,干燥煤樣的瓦斯擴(kuò)散量顯著高于含水煤樣,水分對(duì)顆粒煤瓦斯的擴(kuò)散具有明顯的抑制作用。根據(jù)本文研究結(jié)果,可以得出以下初步結(jié)論:(1)工程應(yīng)用中,測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)時(shí),可以將擴(kuò)散時(shí)間縮短至60min,使測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)的工作量大大減小;(2)同一粒徑下,用擴(kuò)散系數(shù)反映瓦斯擴(kuò)散的快慢,而不同粒徑下,瓦斯有效擴(kuò)散系數(shù)能較好的反映其擴(kuò)散的快慢;(3)對(duì)于干燥煤樣,擴(kuò)散過(guò)程主要受到濃度梯度的推動(dòng),而與初始濃度無(wú)關(guān),與吸附平衡壓力無(wú)關(guān);(4)水分具有縮孔和堵孔作用,能有效降低煤層瓦斯擴(kuò)散能力,煤層注水可降低工作面瓦斯超限。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TD712

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本文編號(hào)：2782811