煤层注水抑制瓦斯解吸效应实验研究与应用

本论文围绕煤层注水防治煤与瓦斯突出机理这一主线,针对抑制解吸效应研究偏少、缺乏定量化研究的问题,采用实验室试验、数值模拟和现场试验相结合的方法,对煤层注水抑制瓦斯解吸效应进行了重点研究。在实验室试验方面,研制了煤层注水抑制瓦斯解吸效应实验室模拟测试装置,并提出了抑制解吸效应的研究方法与研究指标,通过测试先注水煤样的等温吸附-解吸特性,先吸附甲烷再注水煤样的等温解吸特性、瓦斯解吸速度及残存瓦斯含量,对抑制解吸效应进行了定量探讨,得出了抑制解吸效应与注水参数的响应关系;同时,通过数值模拟、现场试验及注水前后孔隙特性的对比分析,对抑制解吸效应进行了深入研究,对煤层注水的防突机理作了进一步的探讨。 测试结果表明,注入水分对吸附瓦斯的解吸有阻碍作用,注水煤样等温解吸过程中的吸附量和残存瓦斯含量均大于干燥煤样,且随着水分的增加,初始解吸速度降低,衰减速度减慢;覆压作用下,初始解吸速度增大,衰减速度加快,但注入水分后,初始解吸速度降低,衰减速度变慢。 研究表明:抑制解吸效应与注水量、注水压力、覆压大小及煤样粒度有关,它是煤层注水防突机理中的一项重要作用,其存在有利于煤与瓦斯突出防治。