【摘要】：煤層注水不僅可以改善煤體的物理強度,而且水分與煤體內(nèi)瓦斯還會發(fā)生微觀相互作用,改變瓦斯的吸附解吸特性。在工程應(yīng)用中,煤層注水受諸多因素影響,水分在煤體內(nèi)分布無規(guī)律,注水區(qū)域易存在瓦斯治理空白帶,加之濕潤煤體的有效范圍無法直觀判定,容易隱藏突出隱患,2009年國內(nèi)頒布的《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》取消了煤層注水區(qū)域防突措施,煤層注水技術(shù)發(fā)展進入瓶頸時期。注水對煤體瓦斯是集高壓增透、驅(qū)替、置換和水鎖為一體的多因素綜合作用,作用效果表現(xiàn)為促進瓦斯解吸和抑制瓦斯解吸,但單一因素作用如何進行,貢獻度有多大,目前還無明確定論。為了推動煤層注水技術(shù)發(fā)展,必須逐一研究單因素作用機理以及貢獻度,進而全面認清注水治理瓦斯綜合作用。本文以此提出了含瓦斯煤滲吸效應(yīng)單一因素的定量研究,自主研制了一套煤體高壓吸附瓦斯?fàn)顟B(tài)下等壓吸水的滲吸測試裝置,排除高壓注水的增透和驅(qū)替效應(yīng),單獨研究水分進入煤體后的微觀滲吸。通過考察對比永紅煤礦3號煤層顆粒煤和型煤的自發(fā)吸水效果,發(fā)現(xiàn)型煤在吸水量、吸水率、吸水速度和含水率分布等方面均優(yōu)于顆粒煤,更適合滲吸試驗。通過30mm-80mm不同高度型煤的自發(fā)吸水實驗,發(fā)現(xiàn)隨著型煤高度增加,吸水量逐漸增大,但增加幅度減緩,飽和吸水量逐漸趨于相同,當(dāng)型煤高度為80mm時,平均吸水率開始降低,不利于進行不同吸水率的滲吸試驗,因此,試驗時型煤高度不宜超過80mm。利用含瓦斯煤滲吸實驗測試裝置,在恒溫30℃環(huán)境中,測試了型煤在瓦斯吸附平衡壓力下等壓吸水的滲吸過程。實驗結(jié)果表明,相同吸附平衡壓力下,隨著等壓吸水量增加,滲吸瓦斯量和滲吸率均逐漸增大,從增長梯度看,存在一個極限水分值,該值下的滲吸效應(yīng)最大;相同含水率下,隨著吸附平衡壓力升高,滲吸瓦斯量逐漸增大,而滲吸率卻不變。根據(jù)實驗結(jié)果,并結(jié)合煤體裂隙-孔隙雙重介質(zhì)特性,認為毛細管力是含瓦斯煤滲吸動力,水分子強于甲烷分子的吸附能力為滲吸提供了物質(zhì)交換基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712

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本文編號：2778923