煤层瓦斯运移机制的关键参数表征

作     者：刘永茜 张玉贵 张浪 LIU Yongqian;ZHANG Yugui;ZHANG Lang

作者机构：煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 河南理工大学瓦斯地质研究所河南焦作454000 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2017年第36卷第5期

页      面：1145-1151页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金资助项目(51504137) 山西省煤层气联合基金资助项目(2013012007)~~ 

主　　题：采矿工程 瓦斯放散 变量分离法 柱状模型 Fick定律 扩散系数 

摘      要：煤层的瓦斯扩散系数、浓度流动系数、初始运移强度系数和衰减系数,是煤体孔隙结构和煤质特性的力学表征。为研究煤层瓦斯运移机制,量化煤层瓦斯运移能力,依据Fick扩散理论和质量守恒方程,建立了描述煤体瓦斯浓度与扩散速率的计算模型,采用变量分离法进行数学求解,并通过数据迭代方法获取煤体内瓦斯的扩散系数和表面浓度流动系数;通过室内4种煤样瓦斯运移实验数据比较发现,煤体瓦斯质量增量与运移时间成负指数关系,且随煤阶升高而增大;瓦斯运移速度和衰减系数取决于煤的吸附能力和煤质组分,且煤种之间差异明显;渗透率与扩散系数成线性关系,与流动系数成二次函数关系,且随煤阶升高整体呈增加趋势。