论文部分内容阅读
煤层瓦斯含量的测定对矿山安全以及煤层气资源评价有着重要意义,测定方法主要包括直接测定与间接测定两种方法。直接法就是在井下现场取煤样,直接测定煤层的瓦斯含量;其含量主要是由取样过程中损失瓦斯量、井下解吸瓦斯量以及残存瓦斯量三部分组成。但是现行的煤层瓦斯含量直接测定方法周期较长,制约了矿井煤层瓦斯灾害防治工作的开展。本论文通过研究煤屑瓦斯初始解吸动力学特征,得到其特征参数与瓦斯含量之间的相互关系,以实现瓦斯含量快速测定的目的。 本论文的研究工作主要包括以下几个部分: (1)总结整理了国内外利用解吸法测定煤层瓦斯含量方法的发展趋势和问题以及利用定压排水法测量煤屑瓦斯解吸量的缺点;总结了井下煤层瓦斯含量测量过程中的环境影响因素。 (2)理论分析了包裹在煤屑周围的浓度改变时煤屑瓦斯解吸扩散动力学特性,利用解吸速率公式的对应关系得到计算煤层瓦斯含量的关系模型;分析了各种因素对解吸规律的影响并引入解吸扩散不均匀系数对关系模型进行了修正。分析了温度变化对煤屑瓦斯解吸规律的影响机理,解决了温度变化改变气体状态而影响到瓦斯解吸测量精度的问题。 (3)实验研究了粒度为1-3mm的煤屑在不同温度、不同吸附平衡压力(瓦斯吸附含量不同)条件下的瓦斯解吸动力学特性,实验发现温度、吸附平衡压力变化都对煤屑瓦斯解吸规律产生一定的影响;并依据煤屑瓦斯的解吸动力学特征对解吸时间进行了划分。 (4)分析了目前常用的解吸理论经验模型拟合得到解吸曲线与实验测定的解吸曲线之间的差异,筛选出指数速率公式作为解吸特征参数的拟合公式;理论分析了瓦斯含量关系模型中各个参数所代表的物理意义以及求解方法;拟合解吸动力学数据得到其相关特征参数并计算得到各个实验组的煤屑瓦斯含量,最后与实验测定的瓦斯吸附含量进行了对比,对比结果的平均误差率不大于10.8%。