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国内刊号：11-2402/TD
国际刊号：0253-2336
发布日期:
作者：高明忠, 季冰, 李永程, 宋杰, 谢晶, 郝海春, 王智鹏,
关键词：深部煤层, 多气体组分, 解吸规律, 瓦斯压力, 试验系统,
深部煤层原位瓦斯压力的精确测定对煤矿安全生产至关重要。然而传统取心测压技术，较少考虑煤层内气体成分的复杂性，忽略了取心过程中煤样自由体积的扩张对原位瓦斯压力的影响，从而降低原位瓦斯压力测定的准确性。基于深部煤层保压保瓦斯取心技术理念，聚焦于取心后煤样自由体积扩张导致的瓦斯压力重平衡过程，自主研发原位保压煤样多气体组分解吸系统，系统开展了多气体组分环境下的保压煤样解吸试验，揭示了不同气体组分对原位瓦斯压力动态演化的影响机制。结果表明：① 保压取心整个过程中瓦斯压力变化可分为初始吸附平衡阶段、变体积阶段和解吸平衡阶段，而变体积阶段是瓦斯压力变化的主要阶段，压力衰减速率随体积扩张逐渐减小；② 瓦斯压力变化受取心体积扩张程度、初始吸附量及气体竞争吸附的共同影响，自由体积扩张将导致气体分子间平均自由程增加，进而减弱了分子间的碰撞频率与强度，促使瓦斯压力下降；③ 强吸附性气体（如CO2）的存在对保压煤样的瓦斯压力衰减具有缓冲作用，而弱吸附性气体（如N2）则加速瓦斯压力下降；④ 保压煤样取心过程中，CO2的竞争吸附特性显著调控瓦斯压力的变化，CH4主导初期瓦斯压力变化，N2在低压阶段解吸量增加。研究结果可为深部煤层保压取心瓦斯压力准确获取提供一种新方法，为煤矿瓦斯抽采达标评判和防突措施效果检验提供技术支撑。
来源：2025年第8期
《煤炭科学技术》期刊编辑部
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