煤矿采空区遗煤残余瓦斯含量及解吸规律实验研究

来源 :中国煤炭科学研究总院 煤炭科学研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fayeming
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煤矿区瓦斯作为一种高能洁净的能源,其探勘、开发和利用技术越来越受到世界多国的重视。我国煤炭开采历史悠久,遗留有大量的密闭采空区(或废弃矿井),采空区瓦斯地面抽采技术能够充分利用煤层开采的卸压增透效应,避开岩层的剧烈活动期,实现地面井抽采寿命的最大化,在我国发展前景良好。煤矿采空区瓦斯来源包括邻近卸压煤层瓦斯、采场煤柱残余瓦斯及采空区内部落煤残余瓦斯等几大类,其中落煤残余瓦斯解吸量是采空区可抽采瓦斯资源的重要组成部分,其估算的准确性直接影响着采空区瓦斯资源量评估结果的可靠性。国内目前关于煤矿封闭采空区落煤残余瓦斯解吸规律、落煤残余瓦斯含量变化的研究成果较少,不足以支撑采空区瓦斯资源量相关评估参数的准确选取。  论文在国家油气开发重大专项资金的资助下利用物理模拟实验及理论归纳总结的方法对采空区落煤的瓦斯解吸规律进行研究,主要研究工作及成果如下:  (1)自主研制出一套采空区落煤残余瓦斯解吸模拟实验装置,该装置包括煤样密闭单元、瓦斯测量单元、恒温控制单元、负压解吸单元四大部分,可模拟密闭采空区条件下,不同粒径煤样在不同温度及负压条件下的瓦斯解吸实验。  (2)基于采空区内遗煤块度分布特征及密闭采空区温度变化特征,选取所占比例较大的11组粒径(30~150mm)煤样分别在3类温度(20℃、25℃、30℃)及3种负压(0.5KPa、1KPa、1.5KPa)条件下首次完成长时间(150天)残余瓦斯解吸实验。结果表明:随粒径增大、温度升高、负压增大,相同时间段内煤样的累计瓦斯解吸量均呈增大趋势,各个时间点处的瓦斯解吸速率也随之增大。  (3)通过分析实验数据,引入粒径影响因子,首次推导出煤样残余瓦斯解吸速率与时间和煤样粒径的函数关系,同时以煤样在常温(20℃)下的瓦斯解吸速度为基准,得到不同温度下煤样瓦斯解吸速度修正系数,进一步提炼出不同粒径煤样在不同温度下的残余瓦斯解吸量计算公式。通过测定煤样实验前后的瓦斯含量,验证出该计算公式相比现有的其他经验公式更加准确、可靠。
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