煤產(chǎn)氣及突出特性變化規(guī)律熱模擬實驗研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是煤礦開采過程中發(fā)生的嚴(yán)重的自然災(zāi)害，近年來，隨著煤礦開采深度增加，煤層突出危險性不斷增大，突出礦井越來越多。當(dāng)前對煤與瓦斯突出機(jī)理的認(rèn)識仍然停留在假說階段，對煤與瓦斯突出的孕育與動力顯現(xiàn)機(jī)制認(rèn)識還不夠清晰和明確。
　　本文采用在實驗室條件下模擬地質(zhì)歷史時期煤的變質(zhì)產(chǎn)氣演化過程的方法，利用自主設(shè)計加工的煤化變質(zhì)熱模擬實驗裝置，對低變質(zhì)程度的褐煤在一定時間內(nèi)、不同溫度條件下（200℃、250℃、300℃、350℃、400

2、℃、450℃）進(jìn)行加熱模擬實驗，通過統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)與理論分析，開展研究煤體在煤化變質(zhì)過程中的產(chǎn)氣及突出特性變化規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明：（1）隨著溫度的升高，煤樣的揮發(fā)分從38.35％降到了5.36%，基本模擬出了從低變質(zhì)程度的褐煤轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦冑|(zhì)程度無煙煤的煤化變質(zhì)過程；（2）在不同溫度條件下，同樣質(zhì)量的煤樣在煤化變質(zhì)熱模擬過程中產(chǎn)生的氣體總量差異較大，較高溫度條件下（400℃～450℃）是較低溫度條件下（200℃～250℃）產(chǎn)氣量的

3、8倍左右；（3）煤化變質(zhì)熱模擬過程中產(chǎn)生的熱解氣體中的主要成分是甲烷CH4和二氧化碳CO2，兩者的體積分?jǐn)?shù)之和基本上占到了80%以上；（4）低溫階段主要生成CO2，高溫階段則主要生成CH4，CO2生成量隨溫度升高先增加后減少，CH4生成量隨溫度升高而逐漸增多；（5）隨著溫度升高，加熱后煤樣的堅固性系數(shù)而呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，而瓦斯放散初速度呈現(xiàn)出逐漸在增大的趨勢，而且兩者在較高溫度條件下變化更為顯著。
　　根據(jù)以上研究成果可以得出

4、以下初步結(jié)論：（1）在煤化變質(zhì)過程中，會產(chǎn)生大量甲烷 CH4和二氧化碳 CO2，并且在煤化變質(zhì)的后期是氣體大量生成的階段，也是主要的產(chǎn)氣階段；（2）在煤化變質(zhì)過程中，低變質(zhì)階段主要生成 CO2氣體，高變質(zhì)階段主要生成 CH4氣體；（3）產(chǎn)氣對突出特性影響表現(xiàn)為兩方面：一是提供充足瓦斯來源，二是破壞煤體。（4）隨著煤化變質(zhì)程度的加深，產(chǎn)氣量增大，煤樣的堅固性逐漸下降，放散瓦斯的能力逐漸增強(qiáng)，其突出危險性逐漸增大。而且在高變質(zhì)階段，突出危險