貴州地區(qū)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(yè)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(fā)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(guī)律與煤的孔隙結構密切相關。為揭示貴州地區(qū)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(qū)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(guī)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(fā)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(qū)和過渡擴散區(qū)，滲透率受溫度和壓力影響較小；Fick擴散區(qū)，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
