含瓦斯煤體振動(dòng)增透技術(shù)試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)煤層氣儲(chǔ)量大、煤層氣儲(chǔ)層滲透率低、煤層氣開采利用程度很小、礦井瓦斯災(zāi)害事故頻發(fā)。利用地球物理探測(cè)方法不能直接找出突出煤層中瓦斯富集區(qū)，但是可以利用地球物理探測(cè)方法找出相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造，從而推斷瓦斯富集區(qū)的位置。然而物探方法只能找出瓦斯的可能富集區(qū)，不能應(yīng)用于瓦斯抽采工藝。
　　 因此提高含瓦斯煤體滲透性、研究更加完善的煤層氣開采理論和提高低滲透煤層煤層氣產(chǎn)量的措施，對(duì)我國(guó)煤層氣開采及煤礦安全生產(chǎn)都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　

2、 本文通過高頻振動(dòng)場(chǎng)影響瓦斯?jié)B流和解吸特性的原理，設(shè)計(jì)了一種用于對(duì)有限體積含瓦斯煤體進(jìn)行高頻振動(dòng)、促進(jìn)瓦斯解吸并改變煤體滲透率的瓦斯抽采振動(dòng)系統(tǒng)。該振動(dòng)系統(tǒng)以高頻振動(dòng)電機(jī)為核心，由激振系統(tǒng)、循環(huán)水流降溫系統(tǒng)、能量傳遞系統(tǒng)、吸附解吸測(cè)試系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、氣體供給系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)組成。
　　 本文主要介紹振動(dòng)增透系統(tǒng)對(duì)含瓦斯煤體滲透性、瓦斯解吸量的影響。模擬了煤巖樣品的壓實(shí)、煤層瓦斯氣運(yùn)移、煤與瓦斯突出以及不同振動(dòng)條件下

3、的煤的滲透性變化、微觀結(jié)構(gòu)變化，并探討不同頻率、振幅、振動(dòng)時(shí)間等條件下瓦斯的解吸特征。
　　 本文研究了振動(dòng)場(chǎng)作用下煤體中瓦斯的吸附解吸過程以及煤體的滲透性變化，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中伴隨的煤巖總壓力、瓦斯壓力、瓦斯解吸速度、煤體溫度及振動(dòng)參數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和分析。研究結(jié)果表明：在煤體瓦斯自由解吸過程中，煤巖總壓力和瓦斯壓力隨時(shí)間近似按照負(fù)指數(shù)規(guī)律減小，瓦斯解吸速度隨時(shí)間按照對(duì)數(shù)規(guī)律減小，但在解吸初期解吸速率存在一個(gè)升高過程：煤體

4、瓦斯在放散過程中對(duì)深部高應(yīng)力區(qū)的卸載作用或應(yīng)力釋放效應(yīng)明顯強(qiáng)于低應(yīng)力區(qū)；高頻振源裝置產(chǎn)生的動(dòng)力激波效應(yīng)，使煤體內(nèi)能增加、瓦斯分子動(dòng)能增加，有利于瓦斯的解吸和運(yùn)移；聲波在傳播過程中有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，使游離瓦斯體積膨脹，并使煤體中的吸附瓦斯解吸，從而增加了煤體內(nèi)部的瓦斯壓力，促進(jìn)了瓦斯向煤體外的空間運(yùn)移。
　　 此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明在高頻振動(dòng)場(chǎng)作用下，瓦斯解吸量顯著增加，滲透率也明顯增大，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)含瓦斯煤體振動(dòng)增透解吸的目標(biāo)。