煤吸附-解吸瓦斯的低頻振動特性試驗研究.pdf

1、煤層瓦斯吸附/解吸特性除了與煤體的孔隙性、煤質等煤體本身性質有關外，還受到地電場、地應力、地溫以及人為采掘活動等多種因素影響。研究不同因素影響下，煤體的瓦斯吸附/解吸特性，對于認識煤層瓦斯的運移、瓦斯突出機理以及煤層氣開采等都具有十分重要的意義。
　　 國內外許多學者關于地電場、地應力、電磁波等對煤層瓦斯吸附/解吸的影響規(guī)律做了大量的試驗研究。目前對低頻振動作用下煤層瓦斯的吸附/解吸規(guī)律研究還較少。
　　 然而煤炭采掘過

2、程中發(fā)生的煤與瓦斯突出事故大多與地震、鉆探等動態(tài)低頻擾動載荷有關。為研究低頻擾動載荷對煤體吸附/解吸瓦斯的影響，利用自主研發(fā)的瓦斯吸附/解吸激振及測試系統(tǒng)，對煤樣在低頻振動作用下的吸附/解吸特性進行試驗研究，吸附試驗結果表明，隨著頻率升高，擴散系數(shù)變小，瓦斯吸附量減少，但Qd、Q基本相同。施加振動后的某段時間內，頻率低于某臨界值時，振動促進瓦斯吸附；頻率超越這一臨界值時，振動阻礙瓦斯吸附；解吸試驗結果顯示，隨著頻率降低，解吸量和解吸速度

3、增大，衰減速度越快；煤樣瓦斯的解吸強度、衰減系數(shù)隨時間變化逐漸減小，振動阻礙了瓦斯的解吸。運用瓦斯吸附/解吸規(guī)律及振動理論的相關知識分析試驗結果，認為吸附試驗中，低頻擾動使煤體溫度升高，煤樣內部分子吸附勢壘加深，分子間的作用勢變大，加劇了煤基質外表面形成瓦斯氣體氣膜破裂以及增加了煤樣內部的吸附位，這四種因素共同作用下導致不同頻率對煤樣產(chǎn)生的影響不同；發(fā)現(xiàn)解吸試驗中，低頻擾動使煤樣的孔隙性減弱，增大了分子的平均自由程，導致分子在煤樣中擴散