吸附气体对突出煤渗流特性影响深度解析

本文主要探讨了吸附气体对突出煤层渗流特性的影响，以重庆市万盛区某煤矿的突出煤层原煤作为实验对象。研究在有效轴向应力和有效围压均为1 MPa的条件下来进行，采用自建的三轴渗流试验机，分别考察了二氧化碳和甲烷气体吸附对渗流行为的影响。 首先，研究发现突出煤的吸附-渗流过程表现出明显的阶段特征，包括初始的快速变形阶段，接着是缓慢变形发展阶段，然后是变形稳定阶段，进一步是收缩变形阶段，最后进入渗流稳定阶段。这一过程反映了煤体在气体作用下的物理和化学变化，以及其结构稳定性随压力变化的趋势。 其次，实验结果显示，随着气体压力的增加，煤体的膨胀变形程度也随之增大。值得注意的是，在相同的气体压力下，煤体吸附二氧化碳后的变形增量大于吸附甲烷，这可能与二氧化碳和甲烷分子与煤质的亲和力差异有关，二氧化碳的吸附能力更强。 再者，气体渗流速度与压力的关系呈现出显著的指数函数增长趋势，这意味着在初期，渗透率可能受到气体压力的强烈影响，随后在一定程度上趋于稳定。对于突出煤的渗透性，实验观察到先减小后增大的现象，这可能是由于吸附过程中的孔隙结构变化和气体扩散阻力的动态平衡。 关键词如“吸附”、“突出原煤”、“膨胀变形”和“渗透率”突出了文章的核心研究内容，这些关键词在煤炭开采和安全领域具有重要意义，因为它们直接影响到瓦斯控制、矿井通风管理和防止煤层突出事故的发生。 这项研究为理解突出煤层在吸附不同气体时的渗流特性提供了重要的实验依据，有助于优化采煤技术和瓦斯管理策略，保障矿工安全和提高能源利用效率。同时，该研究成果也提示了气体吸附对煤层物理性能及动态响应的复杂性，对深入理解煤层地质力学和灾害防控具有理论价值。