含瓦斯煤體振動增透技術試驗研究.pdf

1、我國煤層氣儲量大、煤層氣儲層滲透率低、煤層氣開采利用程度很小、礦井瓦斯災害事故頻發(fā)。利用地球物理探測方法不能直接找出突出煤層中瓦斯富集區(qū)，但是可以利用地球物理探測方法找出相關的地質(zhì)構造，從而推斷瓦斯富集區(qū)的位置。然而物探方法只能找出瓦斯的可能富集區(qū)，不能應用于瓦斯抽采工藝。
　　 因此提高含瓦斯煤體滲透性、研究更加完善的煤層氣開采理論和提高低滲透煤層煤層氣產(chǎn)量的措施，對我國煤層氣開采及煤礦安全生產(chǎn)都有重要的現(xiàn)實意義。
　　

2、 本文通過高頻振動場影響瓦斯?jié)B流和解吸特性的原理，設計了一種用于對有限體積含瓦斯煤體進行高頻振動、促進瓦斯解吸并改變煤體滲透率的瓦斯抽采振動系統(tǒng)。該振動系統(tǒng)以高頻振動電機為核心，由激振系統(tǒng)、循環(huán)水流降溫系統(tǒng)、能量傳遞系統(tǒng)、吸附解吸測試系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、氣體供給系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等多個系統(tǒng)組成。
　　 本文主要介紹振動增透系統(tǒng)對含瓦斯煤體滲透性、瓦斯解吸量的影響。模擬了煤巖樣品的壓實、煤層瓦斯氣運移、煤與瓦斯突出以及不同振動條件下

3、的煤的滲透性變化、微觀結構變化，并探討不同頻率、振幅、振動時間等條件下瓦斯的解吸特征。
　　 本文研究了振動場作用下煤體中瓦斯的吸附解吸過程以及煤體的滲透性變化，并對實驗過程中伴隨的煤巖總壓力、瓦斯壓力、瓦斯解吸速度、煤體溫度及振動參數(shù)等參數(shù)進行了數(shù)據(jù)采集和分析。研究結果表明：在煤體瓦斯自由解吸過程中，煤巖總壓力和瓦斯壓力隨時間近似按照負指數(shù)規(guī)律減小，瓦斯解吸速度隨時間按照對數(shù)規(guī)律減小，但在解吸初期解吸速率存在一個升高過程：煤體

4、瓦斯在放散過程中對深部高應力區(qū)的卸載作用或應力釋放效應明顯強于低應力區(qū)；高頻振源裝置產(chǎn)生的動力激波效應，使煤體內(nèi)能增加、瓦斯分子動能增加，有利于瓦斯的解吸和運移；聲波在傳播過程中有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，使游離瓦斯體積膨脹，并使煤體中的吸附瓦斯解吸，從而增加了煤體內(nèi)部的瓦斯壓力，促進了瓦斯向煤體外的空間運移。
　　 此外，實驗結果還表明在高頻振動場作用下，瓦斯解吸量顯著增加，滲透率也明顯增大，能夠?qū)崿F(xiàn)對含瓦斯煤體振動增透解吸的目標。