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割缝预抽后煤瓦斯吸附特性的变化特征

邹全乐 林柏泉 刘厅 朱传杰 闫发志 周延 岩石力学与工程学报 2014年第10期

摘要:为了研究割缝预抽后煤瓦斯吸附特性的变化特征,以杨柳煤矿10煤层7个煤样为研究对象,采用甲烷等温吸附实验测定煤样的Langmuir方程吸附常数a和b,通过压汞实验和低温液氮吸附实验的有机结合,表征煤样孔径分布和比表面积的变化。结果表明:(1)随着煤样与割缝孔距离的增大,吸附常数a呈逐渐增大的趋势,而吸附常数b的变化趋势则相反,但与甲烷等温吸附曲线的曲率变化趋势一致。(2)随着煤样与割缝孔距离的增大,煤样孔径分布发生显著的变化,吸附孔孔容比从33.27%增大到55.38%,比表面积从7.254 m2/g增大到9.856 m2/g。(3)割缝预抽后,煤样参数曲线(Langmuir方程吸附常数、吸附孔孔容比和比表面积)的变化幅度均呈现出平缓→急剧→平缓的趋势,具有有界性和非线性的特征,符合Boltzmann方程。割缝预抽后煤瓦斯吸附特性的变化存在明显的分区特征:变化显著区(小于1.8m)、变化过渡区(1.8~4.5m)和变化不显著区(大于4.5m)。(4)割缝预抽后煤体瓦斯压力下降,有效应力增大,进而控制煤体的吸附特性。研究结果可以为煤层水力割缝增透实践提供可靠的基础理论支撑。

关键词:采矿工程水力割缝煤的吸附特性boltzmann方程

单位:中国矿业大学安全工程学院 江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室 江苏徐州221116

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