本文研究等量CO₂在等压扩散和高压注气下置换煤中CH₄的特征和差异性,首先进行了煤对CH₄和CO₂的吸附实验,研究了不同变质程度煤对气体吸附规律。在此基础上,进行了等量CO₂在不同注气条件下置换CH₄实验,分析置换规律和置换效果。在变质程度不同的无烟煤、瘦煤和气肥煤中分别进行对CH₄和CO₂的等温吸附实验,结果表明:相同变质程度煤中,随着吸附平衡压力的增加,CH₄和CO₂吸附量增加,且CO₂在煤中的吸附量大于CH₄;在相同吸附平衡压力下,CH₄和CO₂的吸附量随着煤变质程度的加深而逐渐增加。这为研究注气置换实验奠定基础。本文以控制注入量为切入点,在两种注气条件下注入等量的气体,进行置换实验,结果表明:等压扩散和高压注气条件下,CH₄置换量随CO₂置换压力增加或煤变质程度加深而增加。随煤变质程度加深,等高压注气条件下CH₄置换率和CO₂置换效率均增加;而相同变质程度煤中,等高压注气条件下CH₄置换率和CO₂置换效率表现不同的规律,即随CO₂置换压力增加,等压扩散条件下CH₄置换率增加,CO₂置换效率降低,而高压注气条件下,CH₄置换率和CO₂置换效率均增加。两种条件下置换率和置换效率差异主要受腔体压力变化、自由空间体积差异和气体在煤中的吸附性等因素影响。通过等压扩散和高压注气实验可知,低压阶段等压扩散置换效应优于高压注气的,随着压力上升高压注气置换效应最终优于等压扩散的。由于等压扩散提升置换效果是降低CO₂置换效率为代价,而高压注气在高压阶段通过升高压力提升置换效果不显著,这表明并非压力越大越高。该研究对实际应用的指导是平衡注气量和置换效果的关系,在达到治理瓦斯治理效果的前提下节约资源。另外,低变质程度煤中压力改变对置换效应影响更佳明显。