梁运培，博士，教授，博士生导师，入选重庆市百名海外高层次人才聚集计划，国家安全生产专家，重庆市安全生产应急专家。主要从事煤矿动力灾害智能预警与控制方面的研究工作，主持国家科技重大专项、国家自然科学基金、国家重点研发计划等多项国家级项目，并与中煤集团、陕西煤业股份有限公司、宁夏煤业和华为技术有限公司等企业开展合作项目。专注煤矿瓦斯研究近30余年，致力于构建“瓦斯灾害机理-智能预警-综合防控-协调利用”体系，获科技进步奖12项，其中省部级科技进步奖2项、行业协会一等奖3项。发表SCI论文73篇，其中1区占比约50%，出版专著3部，制订国家标准2项、行业标准3项，授权发明专利20余项。

主要内容

1  实验系统与方法

1.1   实验系统

1—氦气减压阀；2—氦气进气阀；3—甲烷进气阀；4—样品罐控制阀；5—样品罐；6—标准罐；7—真空泵；8—压力传感器；9—计算机；10—甲烷减压阀；11—恒温水浴。

图  1  实验仪器装置示意图

1.2   实验方法

   1.2.1   可溶有机物萃取实验

    1.2.2   吸附解吸实验

1.3   煤样制备

表  1  煤样的工业分析

2   处理前后煤样的孔隙特征

表  2  煤样的平均孔径、孔体积和比表面积

图  2  原煤样和处理后煤样的孔径分布图

3  处理前后煤样的吸附特性

图  3  30 ℃条件下原煤样与处理后煤样的瓦斯吸附特征曲线

图  4  煤样抽提后瓦斯吸附抑制率

表  3  原煤样与处理后煤样吸附常数变化

4  处理前后煤样的解吸特性

图  5  不同平衡压力条件下各煤样的瓦斯解吸速度

图  6  不同煤样处理前后的瓦斯解吸速度

图  7  不同吸附平衡压力条件下各煤样瓦斯解吸率

1) 经四氢呋喃抽提后, 新疆焦煤公司4#、5#和6#煤层煤样孔隙结构发生改变, 平均孔径、孔体积和比表面积均增大。

2) 经四氢呋喃抽提后, 4#、5#和6#煤瓦斯吸附量明显减少, 朗格缪尔吸附常数a值减小, 吸附常数b值增大, 瓦斯解吸初速度增大。

3) 随着吸附平衡压力减小, 瓦斯解吸初速度增大, 瓦斯在高压条件下溶解于煤中可溶有机质形成固溶体态, 增大了煤层瓦斯含量, 降低了瓦斯解吸初速度。

4) 经四氢呋喃处理后, 瓦斯解吸率与吸附平衡压力之间呈现高压促进解吸, 低压抑制解吸的规律。