含瓦斯煤水锁效应实验研究

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煤层注水是防治瓦斯灾害的重要措施,然而实施煤层注水后会在煤中产生水锁,从而对消突和瓦斯抽采效果产生影响。本文为了研究水锁对煤中瓦斯解吸的影响,通过搭建含瓦斯煤外加水分渗吸/解吸实验平台,开展了不同含水率、不同吸附平衡压力条件下瓦斯解吸实验,通过测试和比较干燥煤和含水煤样的瓦斯解吸量、解吸速度、解吸率、残余瓦斯含量等指标,评价了含瓦斯煤中的水锁效应。实验结果表明:自吸水分能够促进煤中吸附态瓦斯发生置换解吸,相同吸附平衡压力下,含水率越高,瓦斯置换量越大。卸压解吸过程中,相同时间内累计解吸量随含水率的增加而减小,最大解吸量也随含水率升高而减小;水锁使得含水煤样的瓦斯解吸速度和解吸率表现出时效特性,前30min内,解吸速度随含水率增加而降低,随着时间延长,被水封堵的瓦斯逐渐释放,含水煤样的解吸速度逐渐大于干燥煤样。在前1h内,干燥煤样的卸压瓦斯解吸率大于含水煤样,长时间解吸后,含水煤样的解吸率都大于干燥煤样。利用解吸终止后的指标评价水锁对煤中瓦斯解吸全过程的综合影响效果:相同吸附平衡压力下,在含水率为2%~10%时,含水率越高,瓦斯解吸总量和总解吸率越大,残余瓦斯含量越小。研究表明:水分对煤中瓦斯解吸的影响是置换效应和水锁效应综合作用的结果。针对实验所用的晋城永红煤样,当含水率为2%~10%时,水锁对煤中瓦斯的卸压解吸过程具有延缓作用,但与含水率不存在单调的关系;随着解吸时间的延长,水锁封堵的瓦斯会逐渐释放,从最终效果来看,自吸水分对瓦斯解吸的综合影响整体上表现为促进作用。
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