煤炭科学技术

作者：王龙, 邓志亮, 王兆丰, 刘军, 胡龙生, 王新丰,

关键词：低温取心, 瓦斯损失量, 管壁外热, 瓦斯解吸, 扩散系数, Logistic增长模型,

低温取心技术既能在煤层中定点取样，又可有效减少取样过程的瓦斯逸散，在井下煤层瓦斯含量精准测定中应用前景广阔。为了准确推算低温取心过程的煤心瓦斯损失量，依托含瓦斯煤低温取心吸附解吸模拟平台，在不同管壁外热、不同平衡压力(1～4 MPa)条件下开展了低温取心型煤瓦斯解吸模拟试验，研究了低温环境下的瓦斯解吸特征；并基于图解法，采用3种不同扩散模型对低温取心的解吸曲线进行拟合分析，评价了3种损失量推算模型的优劣。结果表明：常规取心过程产生的摩擦热会大大增加煤心瓦斯损失量；瓦斯解吸量随取心管壁温度上升逐渐增大，当管壁外热分别为60、70、80、90 ℃时，30 min内解吸量分别为6.587、7.082、7.460和7.981 cm3/g，较之恒温30 ℃解吸量的增幅分别达到13.71%、22.25%、28.78%和37.77%。低温取心时，煤心解吸出现倒吸回流现象，这是降温导致煤样罐内压力小于大气压造成的。经不含瓦斯煤倒吸对比试验校正，低温取心时的真实解吸量随着管壁外热降低逐渐减小，管壁外热分别为60、70、80、90 ℃时，30 min内低温取心解吸量分别为3.578、3.842、4.215和4.76 cm3/g，较之常规取心的解吸抑制率在40%～46%间。低温环境下，瓦斯解吸量随吸附平衡压力升高逐渐增大，但增长幅度逐渐减小；低温取心时的扩散系数较之常规取心减少得多，且随着降温呈现线性降低。采用Logistic增长模型对低温取心解吸曲线的拟合精度明显优于 \sqrtt 模型和指数模型，损失量推算误差小于0.5%，能够满足低温取心时瓦斯损失量推算的需要。

来源：2025年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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