采用煤粒进行瓦斯吸附实验是研究煤基质瓦斯流动机理的基本手段。为探究煤粒形状对煤体瓦斯吸附规律的影响，设计煤粒瓦斯恒温定压吸附实验，得到4种粒度的煤样在不同瓦斯压力下的吸附特征。基于煤基质游离瓦斯密度梯度扩散理论，分别建立圆柱形和球形煤粒瓦斯定压吸附数学模型，并通过有限差分法进行编程解算，后用实验数据来验证模拟结果。发现将煤粒视作球形和圆柱形得到的模拟结果均与实验结果匹配程度较高，证明了煤基质游离瓦斯密度梯度扩散理论的准确性和可靠性；煤样粒径增加时，微孔道扩散系数增大；瓦斯吸附压力对微孔道扩散系数的影响较小，微孔道扩散系数摆脱对瓦斯吸附压力和吸附时间的依赖；相对来说，煤粒的形状对瓦斯吸附数学模型的预测精度影响不大，但2种模型的微孔道扩散系数存在显著差异；当瓦斯吸附压力与煤样粒径固定时，圆柱形煤粒的微孔道扩散系数大于球形煤粒的微孔道扩散系数，约为2倍，主要是由于2种形状有效扩散截面积的差异性。

国家自然科学基金资助项目（51874315）；

1 煤粒瓦斯定压动态吸附实验
1.1 煤样制备
1.2 实验过程
2 煤粒瓦斯定压吸附数学模型
2.1 圆柱形煤粒数学模型
2.1.1 模型的建立
2.1.2 模型的解算
2.2 球形煤粒数学模型
2.2.1 模型的建立
2.2.2 模型的解算
3 程序设计
4 模拟结果与实验结果对比
5 结语

高宇,刘佳,秦跃平.不同粒径与压力下煤粒瓦斯吸附数学模型研究[J].煤矿安全,2023,54(07):109-117.DOI:10.13347/j.cnki.mkaq.2023.07.014.