基于瓦斯解吸的煤基质形状因子研究

发布时间：2024-06-29 22:31

　　煤层瓦斯运移特性的准确预测是瓦斯高效抽采和利用的前提。在煤的双重孔隙模型中,基质和裂隙被分割为两个独立的系统,基质形状因子则是反映着煤基质几何形态重要的参数,它同而扩散系数共同控制着基质同裂隙间的质量交换速率。为了方便应用,多数学者利用吸附时间这一概念代替扩散系数和形状因子。然而采用现行方法测得的吸附时间并不能准确放映煤体瓦斯扩散特性,为了能够准确获得煤体瓦斯扩散特性,研究煤层瓦斯运移规律,指导煤层瓦斯抽采,还需要分别研究扩散系数和形状因子。本文以寺家庄煤矿15煤层中原生煤和构造煤为研究对象,开展了煤粒瓦斯解吸实验,采用理论分析和实验测定的方法,研究了吸附时间、煤粒瓦斯扩散特征和不同假设条件下形状因子。本文的主要结论如下:1)寺家庄矿原生煤和构造煤测定出的吸附时间在1.5min和120min之间,几乎横跨了整个测定时间。吸附时间受粒径影响巨大,当煤粒粒径从0.074-0.2mm缩小到小于0.074mm时,原生煤的吸附时间缩短近5倍,而构造煤仅缩短3倍。2)原生煤的瓦斯解吸速率低于构造煤,不同粒径原生煤和构造煤的瓦斯扩散系数差值在2-10倍之间。随着解吸的发展,瓦斯扩散系数不断减少,负指...

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图2-1煤粒法测定吸附时间装置图

图2-1煤粒法测定吸附时间装置图1Devicediagramfordeterminationofadsorptiontimebycmethod表2-1我国代表性煤层实测瓦斯吸附时间[87]Table2-1Gasadsorptiontimeof....

图3-1煤粒瓦斯解吸装置图

，可根据式（3-3）计算。=π间隔，s；体积，m3；斯解吸总量，kg；时刻的瓦斯解吸总量，kg。斯浓度（裂隙瓦斯浓度）可以根据理想=浓度，kg/m3；分子质量，kg/mol；数，J/(molK)；K；压力,MPa。

图3-4扩散系数拟合结果图

硕士学位论文∞==（）根据式（3-10）可知，在解吸时间较短，总的解吸比例不超过0.5情况下，∞与成线性关系，即可以通过直线拟合获得值，进而求解出扩散系数。扩散系数拟合图如图3-4所示。

图3-5MATLAB编程示意图

()=¤()（3-11）式中()—随时间变化的扩散系数（动态扩散系数），m2/s；—初始时刻煤粒瓦斯扩散系数，m2/s—扩散系数随时间的衰减系数，s-1。将式(3-11)带入Fick第二定律并结合初始条件和边界条件，采用分离变量法求解获得基....

本文编号：3997990