利用液态CO2进行煤矿火灾防治,具有显著的惰化降温效果,而松散煤体内CO2的渗流是分析其传质传热过程的基础。为分析承压状态下CO2气体的物性参数特征以及松散煤体内渗流规律,采用松散煤体渗透系数测定装置,对不同粒径、压注压力和孔隙率下CO2气体的渗透特性进行了试验。结果表明:松散煤体中的CO2渗流存在明显的非线性渗流特征,符合非达西理论;孔隙率小的煤样压力梯度大于孔隙率大的煤样,颗粒间的空隙是渗流的主要通道;相比于孔隙率和压力,煤体粒度是影响渗流特征关键因素,煤体粒径越小,CO2在松散煤体中渗流越困难;压注压力越大,CO2密度和动力粘度越大,导致CO2在煤体中渗透率增大,而非达西因子减小,因此对CO2在松散煤体中的渗流影响不大。通过数据拟合,CO2的渗透率和非达西因子与孔隙率、粒径成幂指数关系,并得到了基于粒度和孔隙率下用于描述松散煤体内CO2气体渗流的一般理论方程。

国家自然科学基金(51404195)；安全生产重大事故防治关键技术科技项目(Shanxi-0008-2016AQ)；陕西省自然科学基础研究计划(2017JQ5047)；