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2021年第05期
2021-06-03
297

应力对含瓦斯煤解吸特征影响的试验研究

  • 作者:

    魏建平
    温志辉
    苑永旺
    王奇
    司磊磊
  • 关键词:

    含瓦斯煤
    瓦斯解吸
    瓦斯抽采
    应力响应
  • 作者单位:

    煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心
    河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地
    河南理工大学 安全科学与工程学院
  • 通讯作者:

    温志辉(1982—),男,河北邢台人,副教授,硕士生导师,博士。

摘要

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摘要:

深部开采时地应力的升高和剧烈开采的扰动,容易在采掘工作面形成应力集中区,从而导致应力主导型的突出事故和冲击-瓦斯复合动力灾害发生。为了探索深部开采时应力对含瓦斯煤解吸及涌出特征的影响规律,提高矿井瓦斯灾害治理的精准性,以焦作矿区九里山矿无烟煤为研究对象,利用煤岩三轴渗流-吸附-解吸试验装置进行了不同应力状态下煤样的等温解吸试验和恒吸附压力下的应力解吸响应试验,分析了应力作用对煤的解吸涌出特征的影响规律。研究结果表明:应力直接影响含瓦斯煤的解吸能力,决定应力集中区煤层瓦斯的涌出特征;在吸附等量瓦斯气体的情况下,煤的瓦斯解吸累积量、解吸初始速率均随着应力增加逐渐增大,解吸速率衰减指数随应力增加变化不大但呈现逐渐减小趋势,应力作用促进了煤样的瓦斯解吸;通过恒吸附压力下煤样对不吸附性气体(He)和吸附性气体(CH4)应力解吸响应的对比试验,验证了应力作用会明显诱导煤样的解吸行为,导致相同条件下煤样的吸附能力降低;研究结果阐明了应力对含瓦斯煤解吸涌出特征的影响,揭示了应力对煤基质瓦斯解吸的诱导作用,对深部开采煤层瓦斯灾害的防治和煤层气的开采具有理论和工程实践意义。

  • 应力集中前后孔裂隙通道变化
  • 加载过程中CH4析出累积量随时间变化
  • 不同吸附性气体析出量对比
  • 煤样解吸速率衰减指数随应力变化趋势
  • 单位质量煤样解吸初始速率随应力变化
  • 不同应力下单位质量煤样解吸速率变化
  • 煤样极限解吸量随应力变化
  • 不同应力下煤样等温解吸曲线
  • 煤样加载路径
  • 煤样
  • 试验系统
魏建平,温志辉,苑永旺,等.应力对含瓦斯煤解吸特征影响的试验研究[J].煤炭科学技术,2021,49(5):35-43. WEI Jianping,WEN Zhuihui,YUAN Yongwang,et al.Study on influence of stress on desorption characteristics of coal containing gas[J]Coal Science and Technology,2021,49(5):35-43.

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