煤層瓦斯運(yùn)移特性的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是瓦斯高效抽采和利用的前提。在煤的雙重孔隙模型中,基質(zhì)和裂隙被分割為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),基質(zhì)形狀因子則是反映著煤基質(zhì)幾何形態(tài)重要的參數(shù),它同而擴(kuò)散系數(shù)共同控制著基質(zhì)同裂隙間的質(zhì)量交換速率。為了方便應(yīng)用,多數(shù)學(xué)者利用吸附時(shí)間這一概念代替擴(kuò)散系數(shù)和形狀因子。然而采用現(xiàn)行方法測(cè)得的吸附時(shí)間并不能準(zhǔn)確放映煤體瓦斯擴(kuò)散特性,為了能夠準(zhǔn)確獲得煤體瓦斯擴(kuò)散特性,研究煤層瓦斯運(yùn)移規(guī)律,指導(dǎo)煤層瓦斯抽采,還需要分別研究擴(kuò)散系數(shù)和形狀因子。本文以寺家莊煤礦15煤層中原生煤和構(gòu)造煤為研究對(duì)象,開(kāi)展了煤粒瓦斯解吸實(shí)驗(yàn),采用理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)定的方法,研究了吸附時(shí)間、煤粒瓦斯擴(kuò)散特征和不同假設(shè)條件下形狀因子。本文的主要結(jié)論如下:1)寺家莊礦原生煤和構(gòu)造煤測(cè)定出的吸附時(shí)間在1.5min和120min之間,幾乎橫跨了整個(gè)測(cè)定時(shí)間。吸附時(shí)間受粒徑影響巨大,當(dāng)煤粒粒徑從0.074-0.2mm縮小到小于0.074mm時(shí),原生煤的吸附時(shí)間縮短近5倍,而構(gòu)造煤僅縮短3倍。2)原生煤的瓦斯解吸速率低于構(gòu)造煤,不同粒徑原生煤和構(gòu)造煤的瓦斯擴(kuò)散系數(shù)差值在2-10倍之間。隨著解吸的發(fā)展,瓦斯擴(kuò)散系數(shù)不斷減少,負(fù)指...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1煤粒法測(cè)定吸附時(shí)間裝置圖

圖2-1煤粒法測(cè)定吸附時(shí)間裝置圖1Devicediagramfordeterminationofadsorptiontimebycmethod表2-1我國(guó)代表性煤層實(shí)測(cè)瓦斯吸附時(shí)間[87]Table2-1Gasadsorptiontimeof....

圖3-1煤粒瓦斯解吸裝置圖

，可根據(jù)式（3-3）計(jì)算。=π間隔，s；體積，m3；斯解吸總量，kg；時(shí)刻的瓦斯解吸總量，kg。斯?jié)舛龋严锻咚節(jié)舛龋┛梢愿鶕?jù)理想=濃度，kg/m3；分子質(zhì)量，kg/mol；數(shù)，J/(molK)；K；壓力,MPa。

圖3-4擴(kuò)散系數(shù)擬合結(jié)果圖

碩士學(xué)位論文∞==（）根據(jù)式（3-10）可知，在解吸時(shí)間較短，總的解吸比例不超過(guò)0.5情況下，∞與成線性關(guān)系，即可以通過(guò)直線擬合獲得值，進(jìn)而求解出擴(kuò)散系數(shù)。擴(kuò)散系數(shù)擬合圖如圖3-4所示。

圖3-5MATLAB編程示意圖

()=¤()（3-11）式中()—隨時(shí)間變化的擴(kuò)散系數(shù)（動(dòng)態(tài)擴(kuò)散系數(shù)），m2/s；—初始時(shí)刻煤粒瓦斯擴(kuò)散系數(shù)，m2/s—擴(kuò)散系數(shù)隨時(shí)間的衰減系數(shù)，s-1。將式(3-11)帶入Fick第二定律并結(jié)合初始條件和邊界條件，采用分離變量法求解獲得基....

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