基于煤孔隙特征的焦作礦區(qū)二1煤層瓦斯吸附-解吸響應(yīng)特性研究.pdf

1、煤與瓦斯突出大多發(fā)生在構(gòu)造煤中，眾多研究者從構(gòu)造煤的強(qiáng)度、孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，但很少有人將孔隙結(jié)構(gòu)和發(fā)生煤與瓦斯突出的瓦斯因素諸如瓦斯含量、解吸速度等聯(lián)系起來。因此，從煤的微觀結(jié)構(gòu)探討瓦斯吸附/解吸特征，對于認(rèn)識(shí)瓦斯的吸附/解吸、煤與瓦斯突出有一定的指導(dǎo)作用。焦作礦區(qū)煤與瓦斯突出強(qiáng)度大、突出頻率高，是我國煤與瓦斯突出災(zāi)害最為嚴(yán)重的礦區(qū)之一。本文采用低溫氮吸附法和壓汞法，對焦作礦區(qū)軟、硬煤（即構(gòu)造煤、非構(gòu)造煤）的比表面積、孔體積和孔徑分布等

2、進(jìn)行分析，研究孔隙特征的差異性。采用高壓容量法分析了軟、硬煤的吸附常數(shù)，并對軟、硬煤的瓦斯含量和瓦斯解吸速度進(jìn)行了研究。通過分析軟、硬煤孔隙結(jié)構(gòu)和瓦斯吸附/解吸的差異性，針對孔隙結(jié)構(gòu)對瓦斯吸附/解吸的控制作用進(jìn)行研究。
　　研究結(jié)果表明，同一煤層軟煤的比表面積是硬煤的1.91倍~26.03倍，而軟、硬煤的極限吸附量、瓦斯含量總體上卻差別不大，說明由于軟煤的孔隙比硬煤發(fā)達(dá)，瓦斯若要進(jìn)入更小的微孔隙內(nèi)，分子擴(kuò)散阻力越來越大，需要的平衡

3、時(shí)間越來越長，軟煤的吸附飽和度小于硬煤；結(jié)合軟、硬煤的低溫氮吸附等溫線也可以看出，在同一吸附壓力下，軟煤的吸附量遠(yuǎn)大于硬煤，且硬煤更容易達(dá)到吸附平衡。因此，《煤的甲烷吸附量測定方法（高壓容量法）》（MT/T752-1997）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的第一個(gè)點(diǎn)吸附平衡7h，當(dāng)壓力大于0.5MPa后每個(gè)壓力點(diǎn)吸附平衡4h并不足以使瓦斯完全吸附在煤孔隙中，在實(shí)際測試煤的極限吸附量時(shí)，應(yīng)延長煤的吸附平衡時(shí)間。
　　煤中的微孔和小孔主要影響瓦斯的解吸量和

4、解吸速度，今后可以考慮利用軟、硬煤的微孔和小孔體積建立其與瓦斯含量、V1值、K1值等之間的關(guān)系，從而預(yù)測煤與瓦斯突出。軟煤的微孔、小孔等比硬煤大，吸附瓦斯量理應(yīng)比硬煤大，但軟煤硬度低，顆粒小，當(dāng)受采動(dòng)影響時(shí)，煤質(zhì)變得松軟，煤中大量開放型孔和一定量的墨水瓶型孔的存在，使得當(dāng)煤體卸壓時(shí)吸附態(tài)的瓦斯瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x瓦斯大量涌出，軟煤在瓦斯放散初期解吸速度V1、解吸量、K1等均比硬煤大，衰減也比硬煤快，大量瓦斯瞬間涌出，極易發(fā)生突出。由于軟煤的瓦