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作者
李珍宝王凤双梁瑞赵海章马吉昊魏高明
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单位
兰州理工大学石油化工学院西安科技大学安全科学与工程学院
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摘要
煤层瓦斯抽采效率低是造成高瓦斯及突出矿井采掘接续困难和瓦斯事故频发的重要原因。液态CO2具有低温致裂增透和相变置换驱替促抽瓦斯效应，可有效提高煤层渗透性。采用自主研发的三轴多相CO2促抽煤层CH4平台，分析了不同温度下的煤体抽真空-CH4吸附-CO2驱替全过程应变、驱替浓度、流量及渗透率的变化，揭示了液态CO2驱替煤层CH4过程机制。结果表明：在吸附CH4及CO2驱替阶段，煤体均表现为膨胀应变，各阶段应变分为快速膨胀和缓慢膨胀变形阶段，CO2驱替阶段的应变量显著大于CH4饱和吸附阶段的应变量，温度越低，应变差异性越大；驱替过程不同驱替阶段的主导控制效应分别为裂隙游离CH4驱赶、CH4自解吸及CO2-CH4竞争吸附，驱替流量先快速增加，后缓慢降低并趋于稳定；温度越低，煤体稳态渗透率越大，低温下煤基质收缩裂隙扩容和热应力损伤增透效应远大于煤体吸附膨胀作用；液态CO2驱替CH4过程的低温裂隙扩容与孔裂隙损伤发育效应，大于CO2-CH4竞争吸附膨胀作用，是改善煤层渗透性的关键。为提高注CO2的经济性，在技术应用过程不同驱替阶段应优化设计注入流量参数。
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关键词
置换驱替瓦斯抽采膨胀变形驱替浓度渗透率
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目（51904138）；甘肃省自然科学基金项目（20JR10RA194）；兰州理工大学“红柳优青”计划项目（02-062001）；
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文章目录
1实验装置及方法
1.1煤样制备
1.2实验装置
1.3测试步骤
1.4分析方法
2实验结果与分析
2.1煤体变形
2.2驱替CH4/CO2浓度
2.3驱替流量
2.4渗透率
3讨论
4结论
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引用格式
李珍宝,王凤双,梁瑞,赵海章,马吉昊,魏高明.液态CO_2驱替煤体CH_4的渗流特性及机制分析[J].采矿与安全工程学报,2022,39(06):1265-1271.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0332.
采矿与安全工程学报 
2022年第06期 
