逐級降壓解吸過程中解吸瓦斯膨脹能變化特性

陳向軍，時豪陽，李新建，馮帥龍

（1.煤炭安全生產(chǎn)與清潔高效利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 焦作 454003；2.河南省瓦斯地質(zhì)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；3.煤礦災(zāi)害預(yù)防與搶險救災(zāi)教育部工程研究中心，河南 焦作 454003）

0 引 言

煤炭是我國的主要能源［1］，在煤炭生產(chǎn)的過程中，會遭受瓦斯、煤塵、頂板、水災(zāi)以及火災(zāi)等災(zāi)害的影響。 煤與瓦斯突出事故造成人員窒息，突出的煤流埋人，甚至會引發(fā)瓦斯爆炸等其他瓦斯事故［2］，且隨著開采深度的增加，煤與瓦斯突出的強度、規(guī)模也大幅度增大，更加影響煤礦的安全生產(chǎn)［3］。 在2020 年全國十大典型案例中，煤與瓦斯突出事故發(fā)生2 起，死亡人數(shù)15 人，且在2021 年6 月連續(xù)2 天發(fā)生煤與瓦斯突出事故，由此可見，我國煤與瓦斯突出事故防范形勢依舊嚴峻。

煤與瓦斯突出是一個能量釋放的過程，煤中瓦斯膨脹能與煤巖彈性能共同為突出提供了能量。 對此，國內(nèi)外學者進行了大量研究，蔣承林等［4-6］提出球殼失穩(wěn)假說，認為煤與瓦斯突出的實質(zhì)是地應(yīng)力破碎煤體，煤體釋放瓦斯，瓦斯使煤體裂隙擴張并使形成的煤體失穩(wěn)破壞，瓦斯膨脹能則隨瓦斯壓力，地應(yīng)力的增加而增大。 VALLIAPPAN［7］通過研究發(fā)現(xiàn)，在煤與瓦斯突出過程中不僅煤孔隙的裂隙瓦斯全部參與煤與瓦斯突出過程，并且煤的吸附瓦斯中有部分可解吸瓦斯同樣會參與煤與瓦斯突出過程。魏風清等［8］認為瓦斯膨脹能是煤與瓦斯突出的主要能量來源，主要消耗在運輸破碎的煤。……