煤屑瓦斯扩散的定量分析与特征研究

本文主要探讨了煤屑瓦斯扩散规律的研究，基于Fick定律这一物理学中的基本原理，该定律描述了物质在空间中浓度随时间变化的扩散行为。作者构建了一个关于煤屑瓦斯球向流动的微分方程模型，利用分离变量法这一数学工具，得到了瓦斯在煤屑中的扩散规律的无穷级数解。这个解展示了瓦斯扩散随时间和距离的变化趋势，其中B值作为一个关键参数，它的范围在6.5797×10^-6到6.5797×10^-3秒^-1，反映了瓦斯扩散的速度和衰减特性。 研究发现，当B值在这个范围内，n=135，K=0.92时，理论分析的结果与实际煤屑瓦斯扩散过程相符合。这表明，B值可以作为一个重要的特征指标来衡量煤屑瓦斯扩散的特性。瓦斯扩散的速度在初始阶段达到峰值，随后随着时间的推移逐渐减小，最终趋向于零，形成了一个水平渐近线，即扩散速度Vt=0。这与部分学者提出的垂直渐近线观点不同，后者并未在实际数据中得到验证。 吸附平衡压力与煤屑瓦斯扩散速度的关系也被纳入研究。在特定时刻，吸附平衡压力越大，意味着煤屑中积累的瓦斯量越多，瓦斯扩散的速度也就越快。这一研究对于理解和预测煤层开采过程中的瓦斯行为，以及制定有效的安全措施具有重要的实践意义。 该论文发表在《煤炭学报》上，属于行业研究领域，涵盖了煤屑处理、瓦斯控制和矿山工程的前沿话题。作者张飞燕和韩颖来自河南理工大学的两个学院，他们的工作得到了省部共建的重点实验室和多个基金项目的资助，表明了这项研究的学术价值和实用性。