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水淹环境下煤层瓦斯解吸特性的实验研究
1
作者 肖知国 张晓鹏 +2 位作者 郝梅 唐志昊 刘永强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期37-43,共7页
在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均... 在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均出现大幅降低,三者均与水淹时长线性关系明显;低场核磁共振测试表明,随着水淹时长增加,进入煤体孔隙中的水分增加。经理论分析,提出水淹环境下煤层瓦斯解吸的动力机制,当水分进入煤的孔-裂隙中时瓦斯既受到自身残余压力的动力作用,又受到孔-裂隙中水的阻力作用,当动力大于阻力时,瓦斯冲破水膜束缚;当阻力大于动力时,产生水锁效应;随着水淹时长增加,水分侵入煤体的深度增加,水分被排出的难度增加,从而水锁效应增强。 展开更多
关键词 水淹环境 煤层 瓦斯 解吸特性 动力机制
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河南矿区高灰细泥煤泥水的絮凝沉降试验研究
2
作者 鲁忠良 王擘昊 +3 位作者 于跃先 史长亮 何俊 王婕 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第1期35-41,共7页
目的随着采煤机械化程度的提高和重介质选煤工艺普及,入选浮煤泥中高灰细泥的含量逐渐增加。高灰细泥是影响煤泥水沉降效率的最直接因素,对煤泥水中的高灰细泥进行处理,直接关系着煤炭资源生产和水资源利用。针对河南矿区煤泥水具有高... 目的随着采煤机械化程度的提高和重介质选煤工艺普及,入选浮煤泥中高灰细泥的含量逐渐增加。高灰细泥是影响煤泥水沉降效率的最直接因素,对煤泥水中的高灰细泥进行处理,直接关系着煤炭资源生产和水资源利用。针对河南矿区煤泥水具有高灰细泥的特性,方法通过设计正交试验测试不同种类的絮凝剂和搅拌速度对煤泥水的沉降率的影响及其之间的相互作用的效果,提高煤泥水沉降效率。结果结果表明:六偏磷酸钠与聚丙烯酰胺的分散性能及絮凝性能更优,搅拌速度、六偏磷酸钠用量、聚丙烯酰胺用量对高灰细泥煤泥水沉降率的影响程度依次减小,搅拌速度和聚丙烯酰胺用量之间的相互关系对沉降率影响最为显著;当六偏磷酸钠用量40.08 mg/L、聚丙烯酰胺用量5.75 mg/L、搅拌速度411.12 r/min,沉降率可达95.5%,沉降率提高的原因在于高灰细泥絮凝过程中絮团成球明显,絮凝剂的桥接作用可以使分散颗粒聚团并发展为球形,长条不规则颗粒明显减少,颗粒群粒形的改变有助于煤泥水的沉降,在一定搅拌速度下粒形保持较为规整,可增加沉降概率,使煤泥水得以有效沉降。结论通过改善煤泥水中颗粒的粒度粒形特性,可以有效提高河南矿区高灰细泥煤泥水的沉降效率。研究结果可为处理高灰细泥煤泥水提供理论支持和实践参考。 展开更多
关键词 河南矿区 煤泥水 高灰细泥 沉降率 粒形
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基于灰度共生矩阵和工业CT扫描的受载含瓦斯煤裂隙动态演化特征 被引量：3
3
作者 王登科 吴岩 +4 位作者 魏建平 赵小龙 张宏图 朱传奇 袁安营 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期31-43,共13页
为研究受载含瓦斯煤在三轴压缩作用下的裂隙演化规律,利用受载含瓦斯煤显微工业CT扫描系统,开展了三轴加载条件下受载含瓦斯煤的工业CT扫描测试,获取了受载含瓦斯煤的应力-应变曲线和各变形阶段的CT扫描图形.运用图像分析软件对CT扫描... 为研究受载含瓦斯煤在三轴压缩作用下的裂隙演化规律,利用受载含瓦斯煤显微工业CT扫描系统,开展了三轴加载条件下受载含瓦斯煤的工业CT扫描测试,获取了受载含瓦斯煤的应力-应变曲线和各变形阶段的CT扫描图形.运用图像分析软件对CT扫描数据进行了三维数字重建,实现了煤样内部裂隙的三维可视化和定量表征,并基于灰度共生矩阵(GLCM)理论分析了受载含瓦斯煤的裂隙动态扩展特征及规律.研究结果表明:瓦斯压力的存在一定程度上弱化了受载含瓦斯煤的力学性质,同时也加速了裂隙的扩展;受载含瓦斯煤二维裂隙先闭合后扩展,峰后快速扩展并形成连通二维裂隙网络;三维裂隙体积和裂隙密度呈现出先减小后增大的变化趋势,总体上可划分为裂隙压密闭合、新裂隙萌生扩展和主裂隙加速扩展贯通3个变化阶段;灰度共生矩阵分析中,对比度先减小后增大,能量和同质性先增大后减小,相关性呈现出单调递减趋势,准确描述了受载含瓦斯煤内部裂隙随应力增加不断变化的总体发展规律. 展开更多
关键词 受载含瓦斯煤 工业CT扫描 裂隙动态演化 灰度共生矩阵 三维裂隙重建
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微波间断加载作用下煤中瓦斯解吸响应特征实验研究 被引量：1
4
作者 王志军 李宁 +1 位作者 魏建平 马小童 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期76-80,共5页
为揭示煤中瓦斯解吸过程中加载微波作用对解吸特性的影响,分析探讨了微波辐射促进煤层瓦斯解吸的基本原理,研制了微波作用下煤中瓦斯解吸实验装置,对微波间断加载作用及无微波作用条件下煤中瓦斯解吸特性进行了对比实验研究。实验表明:... 为揭示煤中瓦斯解吸过程中加载微波作用对解吸特性的影响,分析探讨了微波辐射促进煤层瓦斯解吸的基本原理,研制了微波作用下煤中瓦斯解吸实验装置,对微波间断加载作用及无微波作用条件下煤中瓦斯解吸特性进行了对比实验研究。实验表明:微波作用对煤中瓦斯解吸具有明显的促进作用,微波作用时间越长,解吸量越大,解吸率越高。在微波作用40 s条件下,微波间断加载作用使得煤样瓦斯解吸量增加290%,解吸率达到87%,解吸速度最大提高率为1 020%。 展开更多
关键词 微波作用 甲烷 解吸 热效应
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煤中瓦斯非稳态扩散特征模型及实验验证 被引量：5
5
作者 徐超 王硕 +1 位作者 郭海军 付强 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第5期1-5,共5页
为了研究煤中瓦斯的运移规律,首先建立了煤中瓦斯非恒定扩散系数模型,然后以不同粒径煤样为对象,通过改进的解吸实验装置研究了煤中瓦斯解吸-扩散特性,实验验证了该模型的可靠性。结果表明,通过建立煤中瓦斯非恒定扩散系数模型,得到了... 为了研究煤中瓦斯的运移规律,首先建立了煤中瓦斯非恒定扩散系数模型,然后以不同粒径煤样为对象,通过改进的解吸实验装置研究了煤中瓦斯解吸-扩散特性,实验验证了该模型的可靠性。结果表明,通过建立煤中瓦斯非恒定扩散系数模型,得到了煤中瓦斯扩散过程中不同时刻条件下的扩散系数,获得了煤中瓦斯的非稳态扩散特征。煤样的初期解吸速度相对较快,随后逐渐降低;煤样粒径越小,瓦斯的总解吸量和解吸速度均越大,煤样接近解吸平衡时所用的时间越短。相同压力下,初始时刻煤样的有效扩散系数随着煤样粒径的增大而减小,解吸-扩散实验结果验证了上述模型具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 煤样粒径 吸附/解吸特征 非稳态扩散 非恒定扩散系数 煤与瓦斯突出
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高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性研究
6
作者 申晓静 岳基伟 +3 位作者 梁跃辉 王辰 徐金林 韩奇峻 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2024年第2期176-184,共9页
深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对... 深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对吸附量与过剩吸附量的差值差别不大;瓦斯压力较高时,绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着温度的升高而增大;瓦斯压力从0 MPa逐渐增加到20 MPa的过程中,煤体吸附瓦斯量分为前期快速增加、中期短暂稳定、后期逐渐减小3个阶段;煤的等量吸附热与吸附量满足指数函数关系;基于等量吸附热推演的温度-压力吸附模型可以预测任意温度和压力条件下的等温吸附瓦斯量,预测值与实测值相对误差小于12%。 展开更多
关键词 高温高压 煤体吸附瓦斯 吸附特性 绝对吸附量 过剩吸附 等量吸附热
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煤层瓦斯多机制流固耦合模型与瓦斯抽采数值模拟分析 被引量：2
7
作者 王登科 唐家豪 +5 位作者 魏建平 位乐 吴晶 袁明羽 庞晓非 郭玉杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期763-775,共13页
为了更好地揭示瓦斯抽采过程中松软低透气性煤层瓦斯运移的本质和规律,基于孔隙-裂隙双重介质的假设,建立了全面考虑有效应力、煤层瓦斯多机制流动、真实气体效应和迂曲度影响的煤层瓦斯多机制流固耦合模型。基于所建理论模型,以郑煤集... 为了更好地揭示瓦斯抽采过程中松软低透气性煤层瓦斯运移的本质和规律,基于孔隙-裂隙双重介质的假设,建立了全面考虑有效应力、煤层瓦斯多机制流动、真实气体效应和迂曲度影响的煤层瓦斯多机制流固耦合模型。基于所建理论模型,以郑煤集团(河南)白坪煤业有限公司13181工作面为工程背景,利用COMSOL软件开展煤层瓦斯抽采数值模拟,全面分析了瓦斯压力随抽采时间的动态分布规律,结合现场实测结果验证了数值模拟有效抽采半径的准确性。系统开展了不考虑Klinkenberg效应、不考虑基质瓦斯扩散和不考虑煤层瓦斯多机制流动影响的瓦斯抽采数值模拟,对比分析了不同控制因素对煤层瓦斯运移的影响。研究结果表明:抽采结束后,煤层瓦斯压力以抽采钻孔为中心呈椭圆分布;煤层瓦斯压力和有效抽采半径的变化幅度随抽采时间逐渐减小,并趋于稳定;煤层瓦斯有效抽采半径的数值模拟结果与现场实测结果之间的平均误差为3.65%,验证了所建煤层瓦斯多机制流固耦合模型的有效性与合理性;与考虑煤层瓦斯多机制流动影响的模拟结果相比,不考虑Klinkenberg效应的有效抽采半径和渗透率偏小,而不考虑基质瓦斯扩散和瓦斯多机制流动的有效抽采半径和渗透率则明显偏大,表明Klinkenberg效应和基质瓦斯扩散对煤层瓦斯流动分别起促进和抑制之作用。 展开更多
关键词 多机制流动 瓦斯抽采 流固耦合 数值模拟 有效抽采半径 渗透率
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煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型 被引量：61
8
作者 李志强 刘勇 +1 位作者 许彦鹏 宋党育 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期633-643,共11页
为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规... 为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规律惟一。经典扩散模型不能准确描述瓦斯扩散全过程,误差极大,进而发现了煤粒瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的特有现象。为此,提出了煤粒多尺度孔隙分布的新物理模型,新模型假设煤粒中孔隙呈非均质多尺度形态分布,并具有自相似分形结构,这种多尺度分形结构孔隙决定了煤粒扩散系数的多级分布,进而决定了瓦斯宏观扩散力学机理,即,煤体由表及里,孔隙由大到小分级分布,其扩散系数亦相应的由大到小逐级递减。扩散初期,瓦斯从扩散系数较大的大孔隙中快速逸出,扩散后期,从扩散系数较小的小孔隙中慢速逸出,直至深达微孔内部。正是这种逐级递减的孔隙形态及相应的多级扩散系数分布,形成了瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的扩散机理。根据这一物理假设,引入初始扩散系数D0、扩散系数衰减系数β两个参数反映扩散系数动态衰减特征,提出了动扩散系数数学模型,经200余组数据检验,新模型能较准确描述各条件下的煤粒瓦斯(CH4,CO2,N2)扩散全过程。新模型涵盖了经典单孔隙扩散模型和双孔隙模型,将其推广到了多孔隙维度,并能解释经典单孔隙扩散模型出现的问题,新模型在准确性、简单性、解释性、预测性上优于国外双孔隙模型及其它经验公式。多尺度动扩散系数扩散模型为准确计算瓦斯(煤层气)含气量、储量、突出预测指标,解释各种条件下的瓦斯扩散机理提供了新物理模型和计算新方法。 展开更多
关键词 瓦斯 煤层气 扩散模型 扩散系数 动态
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温度冲击下煤层内部孔缝结构演化特征实验研究 被引量：23
9
作者 王登科 张平 +3 位作者 刘淑敏 魏建平 于充 孙刘涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3395-3403,共9页
为研究温度冲击下煤层微观结构的变化特征,采用高低温试验系统对原煤进行了温度冲击实验,利用扫描电镜、工业显微CT、压汞实验和低温液氮吸附实验对温度冲击前后煤的孔隙裂隙结构的演化发展进行了联合表征。基于数字图像处理技术,对温... 为研究温度冲击下煤层微观结构的变化特征,采用高低温试验系统对原煤进行了温度冲击实验,利用扫描电镜、工业显微CT、压汞实验和低温液氮吸附实验对温度冲击前后煤的孔隙裂隙结构的演化发展进行了联合表征。基于数字图像处理技术,对温度冲击前后煤层扫描电镜图像进行二值化处理,定性与定量地分析了煤层的裂隙宽度变化,并统计分析了温度冲击前后煤层中孔隙的比表面积和孔径变化。研究结果表明:温度冲击作用促使煤样内部大孔之间相互贯通并形成宏观裂缝,导致大孔体积相应减少,中孔和小孔的体积均增大;温度冲击试验测试过程中所产生的最大热应力位于煤样表面的切向方向,温度冲击所产生的热应力超过煤样抗拉强度是导致裂隙萌生、扩展和相互贯通的直接原因。研究结果可为煤层气高效开发和提高煤层瓦斯抽采率提供技术支撑。 展开更多
关键词 温度冲击 热应力 孔缝结构 破坏机理 试验测试
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基于工业CT扫描的瓦斯压力影响下含瓦斯煤裂隙动态演化特征 被引量：16
10
作者 王登科 张航 +5 位作者 魏建平 吴岩 张宏图 姚邦华 付建华 赵立桢 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3550-3564,共15页
为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了... 为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了含瓦斯煤的数字化模型,运用图像分析处理软件对数字化模型进行了裂隙结构的精确提取,实现了含瓦斯煤内部裂隙结构空间形态的可视化展布,并结合分形理论对含瓦斯煤内部裂隙结构进行了定性和定量分析。研究结果表明:围压一定时,不同瓦斯压力下受载含瓦斯煤的全应力-应变曲线变化趋势大致相同,均经历了5个变形阶段,即初始压密阶段、线弹性变形阶段、塑性屈服阶段、峰值破坏阶段和残余变形阶段,含瓦斯煤的峰值强度、弹性模量和残余强度均随瓦斯压力的增大而线性减小;全应力-应变过程中,在瓦斯压力作用下,含瓦斯煤二维裂隙的分形维数和裂隙像素比变化趋势基本一致,呈现出先减少(或不变)后加速增大再增速放缓的变化规律;含瓦斯煤三维裂隙的裂隙率、裂隙密度和三维分形维数变化趋势基本一致,均呈现出缓慢下降、缓慢增长和急剧增长的三阶段式演化规律;破坏失稳后,含瓦斯煤裂隙像素比和二维分形维数随瓦斯压力的增加而线性增大,并且含瓦斯煤的裂隙密度、裂隙率和三维分形维数也随之线性增加;瓦斯气体的存在促进了受载含瓦斯煤的裂隙扩展和贯通,二维裂隙和三维裂隙的数量及网络复杂程度随着瓦斯压力的升高均增大;吸附瓦斯的非力学作用和游离瓦斯的气楔膨胀作用共同导致了含瓦斯煤力学性质的整体弱化。 展开更多
关键词 裂隙动态演化 瓦斯压力 工业CT扫描 三维数字重构 分形维数
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煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置的研制及应用 被引量：15
11
作者 王登科 彭明 +2 位作者 魏建平 付启超 夏玉玲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期644-652,共9页
为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防... 为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防护系统等8个部分组成,其最大轴压为500 k N、最大围压为50 MPa、最高加热稳定温度为90℃,试件尺寸为?50 mm×100 mm。该装置具有以下主要优势:能实现煤岩孔隙率的测试、煤岩力学参数测试、煤岩瓦斯吸附解吸实验和受载含瓦斯煤的蠕变-渗流等多种实验,功能强大、性能稳定、测试准确;采用了滚珠丝杠加载方式,满足了蠕变-渗流等实验的长期加载需求,最长加载时间能达2个月以上;配备了高低温控制系统,能实现煤岩试样进气端、出气端和三轴压力室3处的气体温度保持一致,有效避免了温度变化所导致的气体流量上的测量误差。同时利用该装置分别开展了煤样孔隙率测试、受载含瓦斯煤样解吸特性和含瓦斯煤样的蠕变-渗流实验研究,实验验证了该装置在功能上的多样性和在测试上的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 受载含瓦斯煤 蠕变 渗流 吸附解吸 实验装置研发
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基于地质单元的邹庄矿瓦斯异常区划分 被引量：10
12
作者 雷东记 李钰魁 +2 位作者 张玉贵 郭晓洁 孟慧 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期15-21,共7页
为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了... 为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了预测瓦斯地质异常区的数学模型,并利用工作面效检指标验证模型的有效性;以实际采掘过程中发生动力现象点为临界点,对其相应指标赋临界值,最终形成了以瓦斯含量(7 m3/t)、相对瓦斯涌出量(6.3 m3/t)和构造煤厚度(1.5 m)为核心的瓦斯预测体系。 展开更多
关键词 安全工程 地质单元 瓦斯地质区划 预测模型 临界指标
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含瓦斯煤自然吸水渗吸试验研究及机理探析 被引量：11
13
作者 王兆丰 苏伟伟 +1 位作者 陈向军 吴家浩 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第8期72-76,96,共6页
为了研究含瓦斯煤体自然吸水条件的渗吸作用,在自主搭建的试验平台上,研究了煤体在不同瓦斯吸附平衡压力下,自然吸入不等水量后的渗吸效应,并理论探析了渗吸机理。结果表明：含瓦斯煤样自然吸水后,煤样罐内压力自动升高,吸附态瓦斯被置... 为了研究含瓦斯煤体自然吸水条件的渗吸作用,在自主搭建的试验平台上,研究了煤体在不同瓦斯吸附平衡压力下,自然吸入不等水量后的渗吸效应,并理论探析了渗吸机理。结果表明：含瓦斯煤样自然吸水后,煤样罐内压力自动升高,吸附态瓦斯被置换为游离态,验证了渗吸现象;在相同吸附平衡压力下,随着含水率增加,游离瓦斯增量和渗吸率均逐渐增大,在含水率2%～6%区间呈线性增加,随后增长梯度减缓,逐渐趋于稳定,表明存在极限含水率可使渗吸效应最强;在不同瓦斯吸附平衡压力下,煤样自然吸水的最大渗吸率趋于相等。试验验证了渗吸是利用煤体双重介质特性提供水分运移动力,水分强于甲烷的吸附能力进一步置换吸附态瓦斯,促进煤体瓦斯解吸,降低瓦斯含量。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 自然吸水 渗吸 极限含水率 吸附能力
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外加物理场对煤的瓦斯解吸的研究进展及其分析 被引量：1
14
作者 王志军 单远程 李宁 《煤矿现代化》 2017年第2期73-75,共3页
本文对现有煤的瓦斯解吸的研究现状进行了阐述;阐述了外加物理场对煤的瓦斯吸附解吸的研究及其机理;并分析了这些研究成果的优缺点。简单说明了煤的瓦斯吸附解吸的研究方向。外加物理场主要是通过作用于煤样使其变性进而改变煤的吸附解... 本文对现有煤的瓦斯解吸的研究现状进行了阐述;阐述了外加物理场对煤的瓦斯吸附解吸的研究及其机理;并分析了这些研究成果的优缺点。简单说明了煤的瓦斯吸附解吸的研究方向。外加物理场主要是通过作用于煤样使其变性进而改变煤的吸附解吸特性。外加物理场对煤的瓦斯吸附解吸的研究虽起步晚但也取得了长足的进步和丰硕的成果。并提出建议:改变外加物理场作用方式,变离线式作用为在线作用研究外加物理场对煤的瓦斯吸附解吸及其作用机理。 展开更多
关键词 解吸 物理特性 外加物理场 在线作用 作用机理
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采空区侧煤体的应力与瓦斯分布规律研究
15
作者 王迪 韩红凯 +4 位作者 任培良 刘彦伟 左伟芹 张帅 史灿 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期42-48,共7页
掌握采空区侧煤体的应力与瓦斯分布,对预测矿井沿空掘巷煤与瓦斯突出危险性以及防治突出事故具有重要指导意义。以孟津煤矿为例,通过现场实测采空区侧煤体的应力和瓦斯相对涌出量等参数,结合数值模拟得出采空区侧煤体的应力、渗透率和... 掌握采空区侧煤体的应力与瓦斯分布,对预测矿井沿空掘巷煤与瓦斯突出危险性以及防治突出事故具有重要指导意义。以孟津煤矿为例,通过现场实测采空区侧煤体的应力和瓦斯相对涌出量等参数,结合数值模拟得出采空区侧煤体的应力、渗透率和瓦斯分布规律及其之间的关联性。结果表明:邻近采空区煤体的应力与瓦斯相对涌出量显著降低,且采空区形成时间越久,瓦斯有效排放范围越大,煤与瓦斯突出危险性越低;采空区侧煤体的应力和瓦斯分布存在明显正相关性,煤体的卸压和塑性破坏造成煤体渗透率显著增大;采空区侧煤体的极限平衡区宽度越大,渗透率出现增大的煤体范围越大,进而引起瓦斯有效排放范围越大。12050采空区侧煤体卸压区、极限平衡区和瓦斯有效排放范围分别为19.3,23.4,28.7 m,该范围内突出预测指标均低于临界值,为12070工作面沿空掘巷防治煤与瓦斯突出提供了理论指导。 展开更多
关键词 沿空掘巷 瓦斯场 采动应力 卸压区 煤与瓦斯突出
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深部低阶煤瓦斯吸附特性核磁共振试验研究 被引量：2
16
作者 刘佳佳 贾改妮 +1 位作者 陈守奇 马权 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期68-73,共6页
为了研究深部低阶煤瓦斯吸附特性,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤样,采用低场核磁共振技术(NMR)对原煤煤样进行瓦斯吸附试验,并提出了以核磁共振T2(横向弛豫)谱积分面积值作为吸附瓦斯含量的定量表征。试验结果表明:深部低阶煤瓦斯吸附过... 为了研究深部低阶煤瓦斯吸附特性,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤样,采用低场核磁共振技术(NMR)对原煤煤样进行瓦斯吸附试验,并提出了以核磁共振T2(横向弛豫)谱积分面积值作为吸附瓦斯含量的定量表征。试验结果表明:深部低阶煤瓦斯吸附过程T2谱曲线有3个特征峰(吸附峰、游离峰、自由态瓦斯峰);不同瓦斯压力下,瓦斯吸附总量均随吸附时间的增加而增加,直至保持不变,瓦斯吸附速度先增加后减小;不同瓦斯压力下,深部低阶煤吸附孔的瓦斯吸附量随着吸附时间的增加先增加后保持不变,吸附态瓦斯量与瓦斯压力的关系呈双曲线函数分布,瓦斯压力越大,低阶煤中瓦斯达到吸附平衡时间越长。研究成果对深部低阶煤的煤层气勘探开发和瓦斯抽采具有重要指导意义。 展开更多
关键词 低阶煤 瓦斯吸附 核磁共振 T2谱 吸附孔
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受载煤体水力压裂复电参数实验研究
17
作者 陈鑫源 李鹏 +2 位作者 雷东记 王平 贾子强 《能源与环保》 2023年第5期26-31,共6页
为研究单轴受载煤体压裂后煤体复电阻参数变化关系,在实验室搭建受载煤体的水力压裂变频复电阻率测试平台进行实验,对受载煤体进行压裂前后复电性测试。运用电介质极化理论和激发极化理论,分析煤的水力压裂复电阻率频散机理。结果表明,... 为研究单轴受载煤体压裂后煤体复电阻参数变化关系,在实验室搭建受载煤体的水力压裂变频复电阻率测试平台进行实验,对受载煤体进行压裂前后复电性测试。运用电介质极化理论和激发极化理论,分析煤的水力压裂复电阻率频散机理。结果表明,压裂前煤体复电阻率实部、虚部均随频率变化而变化;复电阻实部整体呈现“三段式”趋势,虚部呈“U”型,趋势略有不同;煤体电容随着频率的增大而减小。压裂后复电阻率虚部呈现“阶梯状”,实部呈现“持续下降”的趋势,不论压裂前还是压裂后,煤体电容都随着频率的增大而减小;压裂后的煤体在含水状态下其虚部呈现“单边上升”,其物理机制是空间电荷积聚效应产生的。 展开更多
关键词 受载煤体 水力压裂 复电阻率 电容
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不同温度下煤粒瓦斯扩散特性试验研究与数值模拟 被引量：39
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作者 李志强 段振伟 景国勋 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期38-42,共5页
为探索温度对煤粒瓦斯扩散特性的影响,利用瓦斯吸附/扩散仪分别对不同温度下的等温吸附,同温同压初始条件下的煤粒升温瓦斯扩散,同压不同温初始条件下的恒温煤粒瓦斯扩散进行试验研究。试验结果表明:同温同压初始条件下的等效扩散系数... 为探索温度对煤粒瓦斯扩散特性的影响,利用瓦斯吸附/扩散仪分别对不同温度下的等温吸附,同温同压初始条件下的煤粒升温瓦斯扩散,同压不同温初始条件下的恒温煤粒瓦斯扩散进行试验研究。试验结果表明:同温同压初始条件下的等效扩散系数随温度升高呈指数关系增大。同压不同温初始条件下的恒温综合扩散系数随温度升高呈先增大后降低的变化趋势。温度升高时,温度与初始吸附量对综合扩散系数具有相反的影响作用趋势。不同温度下,相同时间内的扩散量取决于二者的配比关系。建立温度影响下的理论扩散方程,数值模拟不同温度下的全过程扩散特征。计算结果表明:随着时间延长,各温度下的恒温扩散曲线呈多点交叉状态,符合试验关系。 展开更多
关键词 瓦斯 煤层气 温度 扩散 解吸 热效应
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含瓦斯煤渗透率各向异性研究 被引量：17
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作者 王登科 吕瑞环 +3 位作者 彭明 魏建平 姚邦华 刘勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1008-1015,共8页
为研究含瓦斯煤各向异性渗流特征,以原煤煤样为研究对象,以含瓦斯煤三轴渗流实验系统为实验平台,开展了含瓦斯煤的各向异性渗流规律的研究,确定了含瓦斯煤各向异性渗透率主值及其方位的计算方法,定义了含瓦斯煤渗透率各向异性率,重点分... 为研究含瓦斯煤各向异性渗流特征,以原煤煤样为研究对象,以含瓦斯煤三轴渗流实验系统为实验平台,开展了含瓦斯煤的各向异性渗流规律的研究,确定了含瓦斯煤各向异性渗透率主值及其方位的计算方法,定义了含瓦斯煤渗透率各向异性率,重点分析了含瓦斯煤渗透率各向异性动态变化规律和瓦斯优势流动方向的转变现象。研究结果表明:煤体瓦斯流动具有非常明显的各向异性特征,本文所提出的含瓦斯煤各向异性渗透率计算方法简单有效;含瓦斯煤具有较强的应力敏感性,其渗透率与有效应力之间符合负指数函数变化规律;含瓦斯煤渗透率的各向异性随有效应力的变化表现出了明显的动态变化发展规律,优势流动方向存在转变现象。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 渗透率各向异性 瓦斯渗流 应力敏感 煤层瓦斯抽采
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含瓦斯煤渗透率动态演化模型 被引量：40
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作者 魏建平 秦恒洁 +1 位作者 王登科 姚邦华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1555-1561,共7页
瓦斯排采过程中煤层渗透率会随着瓦斯压力的变化而动态变化,渗透率的动态演化主要是由有效应力改变及煤体基质收缩两种因素共同作用的结果。基于裂隙平板模型,理论推导了瓦斯解吸、扩散及渗流过程中煤体渗透率的变化关系。利用表面化学... 瓦斯排采过程中煤层渗透率会随着瓦斯压力的变化而动态变化,渗透率的动态演化主要是由有效应力改变及煤体基质收缩两种因素共同作用的结果。基于裂隙平板模型,理论推导了瓦斯解吸、扩散及渗流过程中煤体渗透率的变化关系。利用表面化学与有效应力理论,构建了该过程中基质收缩和有效应力增大等因素影响下的渗透率动态演化模型。根据矿井煤层实测参数,对模型进行了求解。计算结果显示:渗透率与瓦斯压力的关系呈现一种非对称"U"字型变化规律。最后通过渗透率计算结果与实验室实测结果的对比分析,两者吻合度较高,进而验证了理论模型的正确性。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 动态渗透率 有效应力 基质收缩 孔隙率
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