煤粒瓦斯解吸時變規律實驗研究

姚壯壯

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室， 重慶 400037；2.中煤科工集團重慶研究院有限公司， 重慶 400037)

0 引言

研究瓦斯解吸時變規律，可為瓦斯含量的準確測定及結果修正提供理論依據，對瓦斯災害預防具有重要意義。美國、澳大利亞、英國等國家及我國的一些科研院所對瓦斯解吸時變規律開展了大量的實驗及相關理論研究。根據解吸量和時間的關系，瓦斯解吸模型主要分為冪函數式和指數式兩大類[1-3]。其中冪函數式包括巴雷爾式、文特式、烏斯基諾夫式、王佑安式等[4]。這兩大類瓦斯解吸模型通過累計瓦斯解吸量、解吸速度和使用條件來描述瓦斯解吸過程。另外有學者基于煤的擴散性、滲透性、粒度大小及孔隙度等的不同，通過實驗得到不同的累計瓦斯解吸量和解吸速度方程[5-7]。除了指數式和冪函數式之外，還有雙曲線式、對數式及上述模型的變形式[8-11]。

目前國內外研究的瓦斯解吸模型眾多，但問題是采樣范圍小，且模型計算結果與實測數據之間存在誤差，必須進行適當修正。本文在上述研究的基礎上，針對提高煤粒瓦斯解吸規律準確性這一著力點，探索更加具有普遍適用性的瓦斯解吸規律。通過在神華烏海能源公司五虎山礦、平溝礦、老石旦礦采樣，擴大了煤樣采集范圍；基于搭建的煤粒瓦斯解吸實驗平臺，采用控制變量法，研究煤粒在不同吸附平衡壓力、不同溫度、不同粒度下的瓦斯解吸時變規律。瓦斯含量的準確測定是預防瓦斯安全事故的關鍵，通過不同地質條件下的煤樣進行解吸實驗研究，提高了瓦斯解吸模型的適用性，進一步驗證了溫度、粒度等主控因素對瓦斯解吸規律的影響。……