煤中瓦斯吸附渗透理论及实验研究

煤粒瓦斯解吸扩散试验方法及规律研究作者：许顺贵来源：《科技创新导报》2017年第20期摘要：为研究煤粒瓦斯的解吸扩散规律，笔者利用TerraTek ISO-300/310等温吸附/解吸仪和SH-CBM8全自动高精度煤层气/页岩气含气量多路测定仪，成功设计出一套简单易操作的煤粒瓦斯扩散系数测定方法。

结合经典扩散理论模型进行煤粒瓦斯扩散规律试验，研究探讨了实验过程中温度和吸附平衡压力对于煤粒瓦斯初始有效扩散系数的影响。

关键词：煤粒瓦斯试验扩散理论中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0086-04研究煤粒瓦斯的扩散规律，对于研究煤中瓦斯含量和预防瓦斯突出事故具有重要意义。

虽然近年来国内外学者积极参与煤粒瓦斯解吸扩散的试验研究，然而目前对于煤粒瓦斯扩散规律的认识尚不完善，测定煤粒瓦斯扩散系数的试验方法仍然有待改进。

笔者利用TerraTek ISO-300/310等温吸附/解吸仪和SH-CBM8全自动高精度煤层气/页岩气含气量多路测定仪，成功设计出一套简便可行的煤粒瓦斯扩散系数测定方法并给出煤粒瓦斯初始有效扩散系数D0的计算方法和理论模型。

通过煤粒瓦斯扩散规律试验，研究了试验温度和吸附平衡压力对于煤粒瓦斯初始有效扩散系数的影响，进而研究温度和吸附平衡压力对煤粒瓦斯扩散的影响。

对于煤粒瓦斯扩散规律的研究始于1951年剑桥大学Richard M. Barrer[1]提出的经典扩散模型。

20世纪60年代首次将经典扩散理论应用于矿业领域，用经典扩散模型法计算初始短时间内的煤中瓦斯扩散系数。

国内关于煤粒瓦斯扩散规律的研究始于1986年，杨其銮、王佑安等人[2]最先导出了经典扩散模型的精确解吸简化式。

其后，2001年聂百胜、郭勇义等人[3]引入第三类边界条件，基于长时间解吸扩散导出经典模型的三角函数表达式，取其中第一项n=1，近似计算扩散系数，然而其结果与经典扩散模型试验值仍存在较大偏差。

煤体瓦斯吸附解吸动力学特征及其应用
煤体瓦斯吸附解吸动力学特征及其应用是一个复杂且重要的研究领域，主要涉及煤层瓦斯的吸附动力学模型、解吸动力学模型、吸附解吸动力学影响因素、以及吸附解吸特征的应用等方面的内容。

在煤层瓦斯的吸附动力学模型方面，研究主要关注煤的物理和化学性质对瓦斯吸附的影响，以及吸附动力学过程的机理和规律。

解吸动力学模型则是研究瓦斯在煤体中的解吸过程，包括解吸速率、解吸量以及影响因素等。

这部分的研究有助于理解煤层瓦斯的生成和运移规律，为矿井瓦斯治理和利用提供理论支持。

同时，吸附解吸动力学的影响因素也是研究的重点，这些因素包括温度、压力、煤的孔隙结构、煤的表面性质等。

对这些因素的理解有助于更好地控制和利用煤层瓦斯。

此外，吸附解吸特征的应用也是该领域的一个重要方向。

这些应用包括矿井瓦斯抽采、煤层气开发利用、瓦斯灾害防治等。

通过对吸附解吸特征的研究，可以提高对瓦斯灾害的预警和防治能力，保障矿工的生命安全和煤炭生产的顺利进行。

总的来说，煤体瓦斯吸附解吸动力学特征及其应用是一个涉及多个学科领域的复杂问题，需要从理论和实践两个方面进行深入研究和探索。

气体在煤基质中的吸附和传递行为研究气体在煤基质中的吸附和传递行为研究近年来，随着能源领域的发展和技术的进步，煤炭作为一种重要的能源资源，备受关注。

而煤中的气体吸附和传递行为，一直是研究的热点之一。

本文将深入探讨气体在煤基质中的吸附和传递行为的研究现状，并就其相关内容展开讨论。

一、气体在煤基质中的吸附行为1.1 煤基质的结构特点我们需要了解煤基质的结构特点。

煤是一种多孔、非晶态的多组分材料，其内部存在大量的孔隙和裂缝。

这种多孔结构使得煤具有较强的吸附能力，能够吸附大量的气体。

1.2 气体在煤基质中的吸附过程气体在煤基质中的吸附过程是一个复杂的物理化学过程。

当气体接触到煤基质表面时，会发生吸附作用，吸附剂分子会进入煤基质的孔隙和表面，从而形成气体在煤基质中的吸附层。

这一过程受到煤基质孔隙结构、温度、压力等因素的影响。

1.3 吸附行为研究现状目前，关于气体在煤基质中的吸附行为的研究正逐步深入。

通过实验和数值模拟方法，人们对不同气体在不同煤基质中的吸附规律进行了探讨，为煤炭开发利用和气体的抽采提供了理论依据。

二、气体在煤基质中的传递行为2.1 气体在煤基质中的扩散过程除了吸附过程，气体在煤基质中还存在着传递过程，即气体分子在煤基质内部的扩散过程。

这一过程会受到煤基质孔隙结构、温度、压力等因素的影响，对气体的储藏和释放具有重要意义。

2.2 传递行为研究现状针对气体在煤基质中的传递行为，学者们进行了大量的研究工作。

他们通过实验和模拟方法，探讨了煤基质中气体扩散的规律和机制，为地下瓦斯的抽采和煤层气的开发利用提供了重要的理论支持。

三、个人观点和理解作为煤炭领域的研究者，我对气体在煤基质中的吸附和传递行为深表关注。

我认为，深入研究煤基质中气体的吸附和传递规律，不仅有助于提高煤炭的开采效率和煤层气的利用率，更有助于解决地下瓦斯等安全隐患，推动能源资源的可持续利用。

总结回顾通过本文的阐述，我们对气体在煤基质中的吸附和传递行为有了更深入的了解。

含瓦斯煤渗透特性试验及其影响机理分析李伍成，陶云奇（河南煤业化工集团研究院有限责任公司，河南郑州450046）摘要：为研究含瓦斯煤渗透率影响机理，利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置，基于达西稳定流法试验原理进行了不同有效应力、不同温度和不同瓦斯压力水平下的煤样渗透特性试验。

结果表明：在温度和瓦斯压力一定时，随着有效应力的增大，渗透率逐渐减小，且减小趋势逐渐减缓；在瓦斯压力和有效应力一定时，渗透率随温度升高逐渐减小，但其减小趋势基本不受有效应力改变的影响；在温度和有效应力一定时，渗透率随瓦斯压力的升高呈先急剧减小而后逐渐平缓的趋势，具有明显的Klinkenberg 效应。

并依据试验结果分析了有效应力、温度和瓦斯压力各自对煤样渗透率的影响机理，研究成果为瓦斯抽放率提高和煤与瓦斯突出防治的更深层次研究提供了重要的理论支撑。

关键词：渗透率；有效应力；温度；瓦斯压力；机理中图分类号：TD712+．53文献标志码：A文章编号：1003－496X （2011）07－0012－04Permeability Determination of Gas －bearing Coal and Its Influence Mechanism AnalysisLI Wu －cheng ，TAO Yun －qi（Henan Coal and Chemical Industry Group Research Institute Co．，Ltd ，Zhengzhou 450046，China ）Abstract ：For studying influence mechanism on permeability of gas －bearing coal ，by triaxial servo －controlled seepage equipment for thermo －fluid －solid coupling of gas －bearing coal ，coal is measured in different effective stress ，temperature and gas pressure based on Darcy＇s Law．The results show that ，when temperature and gas pressure is constant ，permeability is decreasing with effective stress increasing and the decreasing trend is gradually slowdown ；when gas pressure and effective stress is constant ，permeability is decreasing with temperature increasing and the decreasing trend is with little effective stress varying ；when temperature and effective stress is con-stant ，permeability is first rapidly decreasing then gradually slowing with gas pressure increasing and it shows obviously Klinkenberg＇s effect．It is analyzed on the basis of the results that effective stress ，temperature and gas pressure is respective effect of permeability of gas －bearing coal ，and the research achievement will provide supporting in theory for increasing gas drainage efficiency and preventing coal and gas outburst．Key words ：permeability ；effective stress ；temperature ；gas pressure ；mechanism基金项目：国家自然科学基金资助项目（50974141）；国家科技重大专项资助项目（2008ZX05034－002）渗透率是反映瓦斯在煤层中渗流难易程度的重要指标，标志着瓦斯抽采难易程度的关键参数，也是研究煤层气开采、煤与瓦斯突出、井下瓦斯抽放等重大工程中经常用到的重要参数。

煤矿通风中的瓦斯处理技术研究煤矿瓦斯问题的严重性煤矿是我国主要的能源供应产业之一，瓦斯是在煤矿开采过程中产生的一种有害气体，具有爆炸和窒息的危险性。

瓦斯的处理、利用和排放一直是煤矿生产安全的重要问题。

瓦斯的不断产生和排放，不仅会对煤矿生产安全带来隐患，还会给环境带来污染，加重温室气体的排放，损害人类健康和生态环境。

煤矿瓦斯的处理方法为了加强煤矿瓦斯处理和利用，近年来我国对瓦斯处理技术进行了深入研究，主要包括以下几个方面：瓦斯抽采与集中处理瓦斯抽采是通过井下抽采机将瓦斯吸出井下，经过管道后集中在地面的气体处理站进行处理。

瓦斯集中处理主要包括：吸附、吸收、氧化和分离等处理方法。

在瓦斯处理过程中，常采用吸附和吸收联合处理、有机废水处理等方法。

瓦斯含氧量的调节处理瓦斯含氧量是指瓦斯中含有的氧气成分的含量，通常为0.2%~0.3%。

若瓦斯中的氧气含量发生波动，可能会导致瓦斯爆炸。

因此，瓦斯含氧量的调节处理是瓦斯处理的重要环节，可以采取氧化剂加入法、换气法、瓦斯沉降封闭法等处理方法。

瓦斯的安全利用瓦斯不仅可以作为能源被利用，还可以作为原料用于化学工业生产中。

瓦斯的利用方式包括发电、燃气、化肥、合成氨、液化天然气等。

研究进展与前景目前，煤矿瓦斯的处理技术也在不断地开发和研究中。

目前的瓦斯处理技术主要集中在集中处理、稳定化贮存、节能利用等方面。

下一步的研究方向包括瓦斯资源化利用、低温分离和瓦斯处理的自动化控制等。

结论煤矿瓦斯处理的效率不仅关系到煤炭资源的利用，也关系到煤矿生产的安全。

现代化的瓦斯处理技术可以有效地减少煤矿瓦斯的排放，促进能源的可持续发展，也推进了我国煤炭行业的技术进步和产业发展。

《应用复合射孔技术提高低渗透率煤层瓦斯抽采率试验研究》篇一一、引言随着社会经济的持续发展，煤炭作为主要能源的地位在很长一段时间内依然难以替代。

而瓦斯作为一种主要的煤炭共生资源，其开发和利用显得尤为重要。

在煤层瓦斯开发中，抽采率的提升一直是行业的重点和难点。

对于低渗透率煤层而言，传统瓦斯抽采方法的效果并不理想。

为此，本研究旨在应用复合射孔技术提高低渗透率煤层瓦斯抽采率，通过对技术的深入研究及现场试验，探讨其可行性和效果。

二、复合射孔技术概述复合射孔技术是一种集成了射孔、储层改造和抽采工艺的先进技术。

它通过定向射孔的方式，将射孔弹准确地射入煤层，同时通过特殊的弹头设计，在煤层中形成一定规模的裂缝网络，从而改善煤层的渗透性，提高瓦斯的流动性和抽采率。

三、试验研究方法本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法。

首先，通过理论分析和数值模拟，探讨复合射孔技术在低渗透率煤层中的应用可能性及预期效果。

然后，在选定矿区进行现场试验，通过对比试验前后的瓦斯抽采率，评估复合射孔技术的实际效果。

四、试验过程及数据分析（一）试验过程本试验选择低渗透率的煤层作为研究对象，按照预设的射孔参数和施工方案进行复合射孔作业。

在施工过程中，严格监控各项参数，确保施工质量和安全。

施工完成后，进行瓦斯抽采，并持续监测瓦斯抽采率及相关参数。

（二）数据分析通过对试验前后的瓦斯抽采率、煤层渗透性等数据进行对比分析，发现应用复合射孔技术后，低渗透率煤层的瓦斯抽采率有了显著提高。

同时，煤层的渗透性也得到了明显改善，瓦斯流动阻力减小，有利于瓦斯的开采和利用。

五、结果与讨论（一）结果经过现场试验及数据分析，本研究得出以下结论：应用复合射孔技术可以显著提高低渗透率煤层的瓦斯抽采率，改善煤层的渗透性。

同时，该技术具有施工方便、安全可靠等优点，具有较高的实际应用价值。

（二）讨论本研究虽然取得了显著的效果，但仍存在一些不足之处。

首先，复合射孔技术的射孔参数和施工方案需要根据具体的煤层条件进行优化。

平沟煤矿瓦斯吸附常数测定摘要：本文旨在介绍平沟煤矿瓦斯吸附常数测定的概念、原理及其过程。

首先，我们介绍了平沟煤矿瓦斯吸附常数的定义，分析了它的特性，然后介绍了瓦斯吸附量的测定原理和实验方法。

最后，我们结合实例介绍了实际计算瓦斯吸附常数的步骤。

关键词：平沟煤矿，瓦斯吸附常数，测定原理，实验方法正文：1. 平沟煤矿瓦斯吸附常数是研究平沟煤矿瓦斯吸附量的定量指标，它反映煤层中瓦斯的扩散速度和吸附能力，是煤层瓦斯开采安全保障的关键指标之一。

2. 瓦斯吸附常数的实验原理是根据流体伴随痕量气体的含量的变化，在测定出气体的压力、体积或重量分数前后的平均差值，来推算出瓦斯吸附量，并根据此算出吸附常数。

3. 瓦斯吸附常数的实验方法是采用放空自动控制瓦斯膜板（AUMB）装置，将煤层及瓦斯区的瓦斯作简单竞争吸附实验，通过实验测得空间瓦斯分布图，从而计算出瓦斯吸附常数。

4. 以平沟煤矿为例，瓦斯吸附常数的计算过程如下：首先根据宏观孔隙结构而测定气体的压力，然后计算出瓦斯扩散系数，再根据实验结果测得的瓦斯吸附量及瓦斯扩散系数求得瓦斯吸附常数。

5. 综上所述，平沟煤矿瓦斯吸附常数是一个重要的参量，其正确性和准确性对该煤矿的安全起着关键作用，因此开展瓦斯吸附常数测定时应当尽可能准确地进行实验操作。

6. 在实际的瓦斯抽放过程中，平沟煤矿瓦斯吸附常数测定技术应当积极采取措施，重视科学预警报警系统的建设，以确保瓦斯抽放过程中的安全。

为此，本地区应当定期开展瓦斯吸附常数测定实验，加强相关技术的训练，提高针对不同煤层的瓦斯吸附常数的准确性及准确性。

7. 此外，在实际的瓦斯抽放过程中，应当尽可能采用动态监测手段，尤其是利用现代化的视频和数据监测设备，来实时跟踪煤层温度、压力及其他参数，从而进一步优化煤层瓦斯开采安全保障体系。

8. 在开展瓦斯吸附常数测定实验时，应当注意实验设备的精度及重复性，同时也要注意实验方法的科学性，努力做到实验结果的可靠性及全面性。

第29卷第12期岩石力学与工程学报V ol.29 No.12 2010年12月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec.，2010煤体吸附瓦斯膨胀变形效应的试验研究刘延保1，2，曹树刚1，李勇1，3，王军1，2，郭平1，徐健1，白燕杰1(1. 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆 400044；2. 煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆 400037；3. 博洛尼亚大学结构力学系，意大利博洛尼亚 40136)摘要：为了探讨煤体吸附瓦斯产生膨胀变形效应这一特有的力学行为，利用自行研发的含瓦斯煤岩细观力学试验系统，进行不同瓦斯压力下的吸附膨胀变形试验。

试验结果表明：(1) 同一煤样在不同瓦斯压力下随时间的变形曲线具有相同的变化规律，煤样的应变变化率随时间逐渐减小，直至一个相对稳定值；(2) 煤样的吸附膨胀变形呈各向异性，垂直于层理方向和平行于层理方向的应变整体变化趋势呈现一致性，但由于煤体内部裂隙分布差异，垂直层理方向的变形值明显大于平行层理方向；(3) 煤体瓦斯吸附量与体应变量呈现较好的线性关系，以此建立考虑温度、水分、灰分和各向异性等因素的吸附膨胀变形计算方程；(4) 利用吸附变形应力与制约吸附变形量的线性关系，以及吸附变形量与瓦斯压力的关系得出吸附膨胀应力计算方法；(5) 煤体的吸附膨胀变形具有不可逆性，且吸附气体压力越大，其残余变形值也越大。

煤体的膨胀变形效应具有重要的工程应用价值，可作为煤层突出危险性测定的辅助指标，以及应用于煤层透气性的研究。

关键词：采矿工程；煤与瓦斯突出；含瓦斯煤；瓦斯吸附；膨胀效应；透气性中图分类号：TD 713 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)12–2484–08EXPERIMENTAL STUDY OF SWELLING DEFORMATION EFFECT OFCOAL INDUCED BY GAS ADSORPTIONLIU Yanbao1，2，CAO Shugang1，LI Yong1，3，WANG Jun1，2，GUO Ping1，XU Jian1，BAI Yanjie1(1. Key Laboratory of Ministry of Education for the Exploitation of Southwest Resources and the Environmental Disaster ControlEngineering，Chongqing University，Chongqing400044，China；2. Chongqing Research Institute，China Coal Research Institute，Chongqing400037，China；3. Distart Department，University of Bologna，Bologna40136，Italy)Abstract：In order to investigate the unique mechanical behavior of swelling deformation effect of coal induced by gas adsorption，the self-developed meso-mechanical testing apparatus of coal containing gas is used to perform the adsorbed swelling deformation test under different gas pressures. The results show as follows：(1) The swelling deformation and time curves of the same coal specimen under different gas pressures have the same variation law. The strain change rate of coal specimen decreases with time until it reaches a stable value. (2) The swelling deformation of coal specimen shows anisotropy. The total trends of strains perpendicular to the bedding and parallel to the bedding are consistence. Because crack distributions are different in the coal，the deformation perpendicular to the bedding is greater than that parallel to bedding. (3) The gas adsorption quantity of coal and its volumetric strain present a good linear relationship. Based on this，the swelling deformation equation is established considering temperature，moisture，ash，anisotropy and other factors. (4) Using the linear relationship between absorbed deformation stress and constrained deformation，and relationship of adsorption deformation and gas pressure，the calculation method of absorbed swelling stress is obtained. (5) The adsorbed swelling deformation of收稿日期：2010–05–24；修回日期：2010–08–01基金项目：国家自然科学基金资助项目(51074197)；重庆市科委自然科学基金计划资助项目(CSTC，2010BB6118)；重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室访问学者基金资助项目作者简介：刘延保(1981–)，男，博士，2009年于重庆大学采矿工程专业获博士学位，主要从事煤岩瓦斯动力灾害防治方面的研究工作。