煤粒瓦斯解吸实验：初始有效扩散系数与影响因素分析

"煤粒瓦斯解吸实验中的初始有效扩散系数" 煤体瓦斯解吸是煤矿安全生产中的关键环节，因为它直接影响着矿井通风安全和瓦斯治理效率。本研究聚焦于探究煤体瓦斯解吸过程中瓦斯初始有效扩散系数的规律，这有助于深入理解瓦斯动态释放行为，从而制定更有效的瓦斯防控策略。 文章首先通过理论分析煤粒瓦斯解吸扩散的过程，基于扩散方程进行了数学建模，导出了计算瓦斯初始有效扩散系数及扩散动力学参数的近似解法。这种方法对于理解和预测瓦斯在煤体内的扩散行为至关重要。 实验部分，研究人员选取了振兴二矿的煤样，进行了多组实验，包括不同粒径的煤样、不同温度条件以及不同吸附平衡压力下的瓦斯解吸扩散实验。实验数据被用于计算各个条件下瓦斯初始有效扩散系数和扩散动力学参数，这些数据提供了宝贵的实证依据。 研究发现，瓦斯初始有效扩散系数与吸附平衡压力、温度和煤样粒径呈正相关关系。具体来说，当压力和温度增加或煤粒粒径增大时，瓦斯初始有效扩散系数也会相应增大。此外，相同粒径的煤粒在相同的压力和温度下，粒径较大的煤粒具有更大的初始有效扩散系数。而动力学扩散参数则表现出相反的趋势，它通常随着煤粒粒径的减小、吸附平衡压力和温度的升高而增加。 这些发现揭示了煤体瓦斯解吸扩散特性与多种因素的复杂相互作用，为优化瓦斯抽放工艺、提高瓦斯利用效率提供了理论支持。同时，对于矿井瓦斯防治策略的制定，如瓦斯预抽、通风管理等方面也具有指导意义。未来的研究可以进一步探讨这些参数如何影响瓦斯的瞬态释放行为，以及如何通过调整操作条件来控制瓦斯的扩散速度，以确保煤矿的安全生产。