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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
煤层井下低温取芯过程瓦斯损失量推算模拟试验
  • 170
  • 作者

    王龙 邓志亮 王兆丰 刘军

  • 单位

    湘潭大学环境与资源学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南理工大学安全科学与工程学院

  • 摘要
    低温取芯技术既能在煤层中定点取样,又可有效减少取样过程的瓦斯逸散,在井下煤层瓦斯含量精准测定中应用前景广阔。为了准确推算低温取芯过程的煤芯瓦斯损失量,依托含瓦斯煤低温取芯吸附解吸模拟平台,在不同管壁外热、不同平衡压力(1~4MPa)条件下开展了低温取芯型煤瓦斯解吸模拟试验,研究了低温环境下的瓦斯解吸特征;并基于图解法,采用三种不同扩散模型对低温取芯的解吸曲线进行拟合分析,评价了三种损失量推算模型的优劣。结果表明:常规取芯过程产生的摩擦热会大大增加煤芯瓦斯损失量;瓦斯解吸量随取芯管壁温度上升逐渐增大,当管壁外热分别为60、70、80、90 ℃时,30 min内解吸量分别为6.587、7.082、7.460和7.981 cm3/g,较之恒温30 ℃解吸量的增幅分别达到13.71%、22.25%、28.78%和37.77%。低温取芯时,煤芯解吸出现倒吸回流现象,这是降温导致煤样罐内压力小于大气压造成的。经不含瓦斯煤倒吸对比实验校正,低温取芯时的真实解吸量随着管壁外热降低逐渐减小,管壁外热分别为60、70、80、90 ℃时,30 min内低温取芯解吸量分别为3.578、3.842、4.215和4.76 cm3/g,较之常规取芯的解吸抑制率在40%~46%之间。低温环境下,瓦斯解吸量随吸附平衡压力升高逐渐增大,但增长幅度逐渐减小;低温取芯时的扩散系数较之常规取芯减少得多,且随着降温呈现线性降低。采用Logistic增长模型对低温取芯解吸曲线的拟合精度明显优于t1/2模型和指数模型,损失量推算误差小于0.5%,能够满足低温取芯时瓦斯损失量推算的需要。
  • 关键词

    低温取芯瓦斯损失量管壁外热瓦斯解吸扩散系数Logistic增长模型

  • 文章目录

    0引 言
    1低温取芯解吸试验
    1.1煤样制备
    1.2试验平台
    1.3试验过程
    2试验结果分析
    2.1常规取芯解吸
    2.2低温取芯解吸
    2.3平衡压力对解吸影响
    2.4温度对扩散系数影响
    3低温取芯损失量推算
    4结 论
  • 引用格式
    王龙,邓志亮,王兆丰,等.煤层井下低温取芯过程瓦斯损失量推算模拟试验[J/OL].煤炭科学技术,1-13[2024-07-25].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.td.20240724.1534.001.html.
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