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摘要：随着我国煤炭资源生产重心向中西部转移、开采水平向深部延伸，煤层结构呈现多元化、差异化特征，导致瓦斯储运规律发生变化，构建适用于多煤体结构类型的差异化瓦斯抽采方案是发展趋势。当前，关于煤粒/煤体的瓦斯解吸特征演化过程仍缺乏数学性系统分析，对解吸曲线是裂隙（渗流）主控还是孔隙（扩散）主控仍存在争议。本文基于扩散与渗流的相互竞争制约关系，对文献中出现过的瓦斯解吸曲线形态进行了综述性的总结和归纳，并分析了其内在控制机制；进而对扩散主控型煤层进行了定义，探讨了低瓦斯厚煤层以及高瓦斯构造煤层瓦斯抽采的有效途径及隐含机制，并给出了扩散主控型煤层瓦斯治理的适配性方法；最后提出了未来扩散主控型煤层瓦斯储运规律的研究重点。研究发现：中西部低压厚煤层普遍瓦斯含量低、运移动力不足，可称为直接扩散体；深部构造煤层等效扩散距离长、运移难度大，可称为等效扩散体。扩散主控型煤层具有低压敏感性、应变敏感性、时间敏感性和压力差异化响应等特点，使得瓦斯治理时要着重考虑增能增扩、增大扩散源动力或者减小等效扩散距离，形成驱替、微生物降解基质、表面活性剂等基质面改性技术，以及水力冲孔造穴、保护层开采等基质体改性技术两类强化抽采措施。未来仍需在扩散力学模型及响应机理、扩散系数正向测试方法、扩散主控体瓦斯抽采评价指标等着重研究。本文研究结果可为煤层瓦斯差异化治理体系建立提供参考。
文章目录
1 引言
2 瓦斯解吸曲线形态演变带来的启示
3 源阀互抑模型的提出
3.1 物理模型构建
3.2 数学模型构建
4 扩散主控型煤层的定义及特征
4.1 内涵
4.2 典型特征
5 扩散主控型煤层瓦斯促抽路径
5.1 数学依据
5.2 瓦斯抽采强化方法的新分类
5.3 典型扩散主控型煤层瓦斯促抽路径分析
6 未来扩散研究的重点
7 结论
