构造煤瓦斯放散特性研究：模型与实测分析

"构造煤的瓦斯放散特征" 在煤炭开采过程中，瓦斯管理是确保安全和高效生产的关键环节。构造煤，即受到地质构造影响的煤层，其瓦斯赋存状态和释放特性与非构造煤有显著差异。本文针对构造煤的瓦斯放散特性进行了深入研究，探讨了其在应力变化下的瓦斯运移规律。 构造煤的微观结构由于地质构造活动的影响，通常更为复杂，孔隙和裂隙分布不均匀，这直接影响到瓦斯的吸附和解吸过程。研究表明，构造煤在经历应力降低或完全解除时，瓦斯的运移规律并不完全遵循传统的达西定律，而更适合用菲克定律来描述。达西定律适用于流体在均质、各向同性的多孔介质中的线性流动，而菲克定律则更适合描述分子扩散现象，这表明构造煤内部的瓦斯排放更倾向于以扩散为主。 为了定量研究构造煤的瓦斯放散特性，科研人员开发了一种自动化瓦斯放散速度测试仪器，通过实验在最小突出压力条件下测量了煤的瓦斯放散速度。实验数据与构造煤瓦斯放散的数学模型相结合，揭示了构造煤独特的瓦斯放散特征。发现在最初的60秒内，构造煤的瓦斯放散速度规律符合文特式（V=V1t-a），这是一种指数衰减型的速度模型。模型中的V1代表初始放散速度，a为衰减系数，这两个参数以及Q0-60（前60秒的总放散量）和Δp（压力差）的数值均表现出与非构造煤的显著差异。 这些发现对于矿井瓦斯防治具有重要意义。理解构造煤的瓦斯放散特征有助于改进通风策略，预测瓦斯涌出量，从而提高矿井的安全水平。此外，对构造煤的煤质指标（如孔隙率、裂隙度等）的精确评估也是优化瓦斯控制技术、减少事故风险的关键。 关键词所涵盖的"构造煤"是指受地壳运动影响的煤层，"放散速度"是指瓦斯从煤层中释放的速度，"扩散定律"在此指瓦斯分子在煤层内的扩散过程遵循的物理规律，而"煤质指标"则包括影响瓦斯赋存和释放的各种煤的物理和化学性质。这些研究结果为煤炭行业的瓦斯管理提供了科学依据，有助于制定更有效的防灾措施，保障矿工的生命安全和矿井的可持续运营。