深部煤岩T-P耦合瓦斯解吸实验研究

“温度-压力耦合下煤中吸附瓦斯解吸特征，王春光，曾凡江，本文利用自行设计的深部煤岩T-P耦合瓦斯解吸实验系统，对鹤岗南山矿煤样进行吸附瓦斯解吸过程实验研究。该实验系统可对煤样施加三向应力和温度条件，再现煤中吸附瓦斯解吸现象，动态模拟由于煤体破坏引起瓦斯解吸及逸出过程。” 本文主要探讨了在温度-压力耦合条件下，煤中吸附瓦斯的解吸特性。作者王春光和曾凡江通过深部岩土力学与地下工程国家重点实验室自行设计的实验装置，对鹤岗南山矿的煤样进行了实验研究。这个实验系统具备施加三向应力和控制温度的能力，能够模拟深部煤层的实际环境，观察煤体在不同应力和温度下的瓦斯解吸行为。 在实验中，研究人员首先在恒温和升温条件下对煤样进行单轴破坏，随后施加围压，同时监测逸出气体的压力和流量，分析气体成分和含量。实验结果显示，当煤体受到单轴压力进入破坏阶段时，逸出气体压力出现负值，甲烷浓度下降；而在施加围压后，大量气体排出，甲烷浓度突然增加。这表明压力变化对煤体中吸附瓦斯的释放有显著影响。 此外，实验还发现，温度的升高是促使吸附瓦斯大量解吸的一个重要因素。高温可以加速瓦斯分子的运动，促进其从煤体内部的孔隙和裂隙中释放出来。然而，煤体内部是否存在大量贯通裂隙也是影响瓦斯运移的关键因素，裂隙网络的发育程度直接影响瓦斯的流动性和解吸效率。 从文章的关键词可以看出，研究涉及的主要概念包括：温度-压力耦合、吸附、解吸和瓦斯。这些知识点在理解煤层瓦斯突出机制和煤层气开采中至关重要。随着煤矿开采深度的增加，地温升高和应力增大，可能导致煤层瓦斯突出风险增加，这对煤矿安全生产构成了严重威胁。因此，深入研究这种耦合效应有助于预防和控制此类事故的发生，提高煤矿的安全性。 该研究通过实验方法揭示了温度和压力对煤中吸附瓦斯解吸的影响，为预测和控制深部煤矿的瓦斯问题提供了科学依据。同时，这也为未来更深入的理论研究和实际应用提供了基础，如优化煤层气的开采策略，减少瓦斯突出的风险，以及制定更有效的煤矿安全措施。