解吸试验初期高速涌出的游离瓦斯使得不同损失时间条件下观测到的解吸曲线形态发生剧烈变化,给实验室准确测定基质吸附态瓦斯表观扩散系数,以及工程中精确测定钻屑瓦斯解吸指标K1与损失瓦斯含量带来了不便.基于瓦斯流动与扩散的竞争互抑关系,建立了引入游离瓦斯流动的全浓度表观扩散模型,确定了游离瓦斯和吸附瓦斯对于整体逸散瓦斯的贡献变化,同时构建了K1时因衰减模型.利用自主研发的瓦斯解吸自动测试装置,精确测定了初期瓦斯解吸曲线,并获得了损失时间为1,5,10 min条件下的表观扩散系数有效值.研究结果显示:随解吸时间的延长,整个解吸过程可分为3个阶段,分别为游离瓦斯流动主控阶段、过渡阶段和基质吸附瓦斯扩散主控阶段;裂隙游离瓦斯量与解吸时间呈线性规律,基质吸附瓦斯量与解吸时间符合单孔扩散模型规律,其在短时间内又符合√t(t为时间)模型;随着损失时间增大,游离瓦斯在整体逸散瓦斯中的贡献逐渐减小,而吸附瓦斯扩散的比例逐渐增大,在宏观上表现为解吸曲线线性段缩短,而曲率增加;依此推导出的表观扩散系数有效值和K1亦随之逐渐减小,且减小速度初期较大.利用表观扩散系数时因衰减关系,给出了 K1及损失量测定的有效测算时间区间,并建立了精确度更高的瓦斯损失量推算模型,将原有√t模型对试验样品数据的拟合度提升了 20.8％.

损失量;单孔扩散模型;扩散系数;K1;解吸曲线

赵伟;王凯;李成武;鞠杨;刘晨熙;魏诚敏;袁廷璐

中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083

煤炭学报

[1]赵伟;王凯;李成武;鞠杨;刘晨熙;魏诚敏;袁廷璐-.基于流动扩散互竟关系的基质吸附态瓦斯表观扩散系数实验室测定准确性分析)[J].煤炭学报,2022(02):860-869

单孔扩散模型,瓦斯损失量

吸附态瓦斯,表观扩散系数,实验室测定,测定准确性,准确性分析,涌出,时间条件,解吸曲线,曲线形态,形态发生,钻屑瓦斯解吸指标,K1,瓦斯含量,瓦斯流动,逸散,衰减模型,自动测试装置,有效值,吸过,主控,过渡阶段,裂隙,线性规律,曲率,依此,衰减关系,推算,品数,拟合度

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