颗粒煤瓦斯扩散时效特性研究

本文针对煤层瓦斯含量井下直接测定方法测值误差大的问题，开展了颗粒煤瓦斯解吸规律试验研究，对影响瓦斯解吸和扩散的因素进行了模拟试验。研究结果表明，以定扩散系数为基础的瓦斯解吸量计算方法是导致瓦斯含量偏小的重要原因。通过对比定扩散系数条件下瓦斯解吸量及不同条件下瓦斯扩散系数的差异，研究了颗粒煤瓦斯扩散系数随时间的变化规律，探讨了瓦斯扩散时效特性的发生机理，认为瓦斯-颗粒煤系统与解吸环境间、颗粒煤内部与表面间瓦斯浓度及浓度梯度不断变化，是导致瓦斯扩散时效特性发生的内在原因，吸附平衡压力、温度等因素是导致瓦斯扩散时效特性产生的主要外在原因。 以Fick扩散定律为基础，构建了颗粒煤瓦斯扩散时效特性模型，求取该模型的近似解，对模型中的扩散系数的通解进行了解算，并对该模型进行了实验室和现场验证，验证结果表明新模型具有较高的准确性。新模型在一定程度上修正了煤层瓦斯含量计算方法，为瓦斯含量的准确测定提供了理论基础和应用依据。