外加水分對軟硬煤瓦斯解吸特征影響研究

陳海棟，陳蒙磊，肖知國，安豐華

(1.河南理工大學 安全科學與工程學院， 河南 焦作 454003；2.河南省瓦斯地質與瓦斯治理重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地， 河南 焦作 454003)

0 引言

我國多數井田在開采過程中受地質構造影響較大。在構造應力作用下，煤體不僅會發生變形，而且會產生不同程度的動力變質作用，從而在同一煤層會出現微觀結構差異性較大的軟硬煤[1-3]。目前，有關軟硬煤的研究主要偏重于從微觀結構差異角度分析其吸附和解吸特性。文獻[4]認為軟煤表面更粗糙，且比硬煤擁有更復雜的表面孔隙結構。文獻[5]認為軟煤比硬煤擁有更高的分形維數。文獻[6]認為軟煤微孔孔體積較為發育，有利于瓦斯的儲存，但構成滲透容積的大孔、中孔及裂隙發育較少。文獻[7-8]認為軟煤較硬煤擁有更大的比表面積，軟煤吸附性能也更強。文獻[9]認為同等壓降條件下，軟煤比硬煤解吸量更大，軟煤的解吸速率更快，累計解吸量更多。文獻[10]分析了不同粒度軟硬煤吸附性能的差異性，認為隨著粒度的減小，軟硬煤吸附常數均增大，且增大的趨勢隨著粒度的減小而減小。文獻[11]認為軟硬煤孔隙結構差異是導致瓦斯擴散速度和擴散系數隨粒徑變化而產生差別的根本原因。文獻[12]基于吸附層厚度理論，分析了軟硬煤吸附機理。

除了原生微觀結構會影響軟硬煤吸附和解吸特性外，外部環境的改變也會對其產生影響。近年來,水力沖孔、水力割縫、水力壓裂等水力化方法[13-14]被廣泛作為增透措施用于高瓦斯突出煤層強化抽采，從煤礦井下瓦斯抽采角度分析，外部環境中最重要的影響因素是外加水分。……