貴州地區突出煤層微孔結構及對瓦斯流動特性的影響
作者：李希建 薛海騰 陳劉瑜 沈仲輝 徐明智 許石青
單位：貴州大學礦業學院，復雜地質礦山開采安全技術工程中心，貴州大學 瓦斯災害防治與煤層氣開發研究所，中國電建集團貴州電力設計研究院有限公司，重慶大學煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室
摘要：煤層瓦斯流動規律與煤的孔隙結構密切相關。為揭示貴州地區突出煤層微觀孔隙結構特征及對其瓦斯流動特性的影響，以貴州地區6個典型礦井突出煤層為研究對象，采用高壓容量法測試了6個煤樣的吸附能力。同時，根據高壓壓汞試驗，利用分形方法獲得煤樣分形維數，并分析樣品的微觀孔隙結構分形特征及其與煤質參數的關系。在此基礎上，探討多尺度孔隙中瓦斯流動規律，分析吸附作用對瓦斯流動特性的影響。結果表明，貴州突出煤層以微孔為主，微孔為比表面積和孔隙體積的主要貢獻者。同一煤樣微孔分形維數D1、小孔分形維數D2和中孔分形維數D3依次增大，且分形特征明顯。D1和綜合分形維數Dk與水分呈負相關，揮發分與D2、D3呈負相關，灰分和D3呈負相關。突出煤層中瓦斯擴散模式主要為Knudsen型和過渡型。在Knudsen擴散區和過渡擴散區，滲透率受溫度和壓力影響較小；Fick擴散區，在相同Kn和溫度條件下，滲透率隨壓力增大而減小，隨溫度增高而降低；壓力越高，孔徑越小，滲透率受吸附作用影響越大。
關鍵詞：突出煤層, 瓦斯吸附, 孔隙結構, 煤層滲透率, 煤層分形維數
