粒度影响下软硬煤瓦斯解吸扩散特性对比研究

本文主要探讨了粒度对软硬煤（即褐煤和无烟煤）粒瓦斯解吸扩散特性的重要影响。基于气体在多孔介质中的运移理论，研究者运用物理模拟实验方法，系统地分析了不同粒径下软硬煤瓦斯扩散速度和扩散系数的差异性。首先，研究发现当粒径增大至硬煤的极限粒度及以上时，软硬煤之间的瓦斯扩散初速度差值以及扩散系数比值达到最大，并趋于稳定状态。这意味着大颗粒的硬煤在瓦斯解吸扩散过程中表现出更强的控制作用。 其次，当粒径减小到硬煤的极限粒度以下，软硬煤的扩散性能差距开始减小。特别是当粒径进一步减小到所谓的“原始粒度”时，软硬煤的瓦斯扩散速度和扩散系数几乎趋同，这表明粒度对瓦斯扩散的影响在达到一定阈值后趋于平衡。 研究还通过压汞法揭示了软硬煤粒的孔隙结构差异。软煤的孔隙结构相较于硬煤更为复杂，特别是大中孔的孔容显著增大。这表明随着粒度的减小，软煤与硬煤之间的瓦斯解吸扩散通道差异减小，从而影响了扩散性能的差异性。 软硬煤的孔隙结构差异是造成瓦斯扩散速度和扩散系数随粒径变化规律产生差别的根本原因。这些研究成果对于优化钻屑瓦斯解吸指标的测量、理解和修正，以及预测煤层瓦斯放散初速度和评估煤层瓦斯含量等方面具有重要的理论指导意义。因此，在实际的煤炭开采和瓦斯管理过程中，选择合适的粒度进行检测和分析显得尤为关键。