不同粒度及变质程度含瓦斯煤样瓦斯解吸全过程测试研究

摘要

系统研究瓦斯解吸规律，以便对突出危险性进行准确预测及瓦斯灾害事故的有效预防与控制具有重要的意义与价值。
　　瓦斯解吸过程具备初始阶段流量大、速度快、变化大，而后期涌出量急剧降低但连绵不断等特征，由于传统的测试技术的限制，至今无法对整个煤样的解吸过程进行全面测定。目前我们在研究含瓦斯煤样瓦斯解吸规律时，多是将煤样罐中的气体压力降低接近大气压后再测定的解吸瓦斯规律，初始阶段内的煤体所释放瓦斯多被忽略。而在采掘过程中，煤体受破坏并解吸瓦斯时，初始阶段迅速大量释放出来的瓦斯（包括游离和吸附瓦斯）对突出起到关键作用，决定着煤与瓦斯突出是否发生以及突出强度的大小，而后缓慢释放的大量瓦斯对突出的作用迅速降低，但是目前通过煤样解吸全过程得到的瓦斯解吸规律及与突出的定量化关系研究较少。
　　本文针对上述研究瓦斯解吸规律方面存在的缺陷，以初始释放瓦斯膨胀能测定装置为基础，搭建了瓦斯解吸全过程测试平台。实验室测试了吸附平衡压力、变质程度、粒度等因素对全过程瓦斯解吸规律的影响，得到了不同影响因素条件全过程瓦斯解吸规律曲线，从理论上对上述规律进行分析。分别用对数函数以及幂函数拟合全过程瓦斯解吸量曲线，发现幂函数更符合瓦斯解吸特征。
　　分析了突出煤样瓦斯解吸规律，研究了突出危险与非突出危险煤样瓦斯全解吸过程的差异性，其差别主要在瓦斯解吸的前期阶段解吸量的大小。因此，在选择突出危险性预测指标时，初始释放瓦斯膨胀能指标优于钻屑瓦斯解吸指标K1、钻屑瓦斯解吸指标Δh2。此外，拟合了不同时期煤粒瓦斯解吸量与初始释放瓦斯膨胀能之间的关系式，计算了不同时期煤粒瓦斯解吸量突出临界值，这对于煤与瓦斯突出的判定和预测具有重要的意义。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 课题的提出（Raise Questions）

1.2 国内外研究现状（Research Status at Home and Abroad）

1.3 论文研究目的和意义及主要研究内容（Research Goal, Significance and Main Research Contents）

1.4 研究方法及技术路线（Research Method and Technical Route）

2 瓦斯解吸全过程实验装置的搭建

2.1 概述（Summary）

2.2 初始释放瓦斯膨胀能的测定装置和测定原理（Basic Principle and Measuring Device of EEIRG）

2.3 试验仪器的结构和试验平台的功能（The Structure of Test Instrument and the Function of Test Platform）

2.4 气密性检验和传感器的校准(Air Tightness Test and Sensor Calibration)

2.5 实验仪器中空罐体积的标定(Experimental Instrument Calibration of the Volume)

2.6 实验系统死空间游离瓦斯体积的测定(The Determination of Free Gas Volume about Dead Space of Experiment System)

2.7 煤样的制备(Preparation of Coal Sample)

2.8 含瓦斯煤样瓦斯解吸全过程测试方法( Test Method about Gas Overall Desorption Process of Gas-containing Coal)

2.9 本章小结(Chapter Summary)

3 含瓦斯煤样瓦斯解吸全过程测试研究

3.1 煤样在不同瓦斯压力时的解吸规律测定（Measurement of Coal Sample Gas Desorption Law under Different Gas Pressure）

3.2 不同变质程度的煤样瓦斯解吸规律的测定（Measurement of Gas Desorption Law of Different Metamorphic Grade Coal Samples）

3.3不同粒度的煤样瓦斯解吸规律的测定（Measurement of Gas Desorption Law of Different Partical Size Coal Samples）

3.4 本章小结(Chapter Summary)

4 煤粒瓦斯解吸规律与煤与瓦斯突出关系研究

4.1 突出煤样瓦斯解吸规律研究（Study on Gas Desorption Law of Outburst Coal Samples）

4.2 突出危险与非突出危险煤样瓦斯解吸规律差异性研究（Difference Study on Gas Desorption Law of Outburst Coal Samples and Non Outburst Coal Samples）

4.3 煤粒瓦斯解吸量与突出关系的研究（Study on Gas Desorption of Coal Particles and Gas Outburst）

4.4 本章小结(Chapter Summary)

5结论与展望

5.1 结论(Conclusion)

5.2 创新点(Innovation Point)

5.3 展望(Expectation)

参考文献

作者简介

学位论文数据集