吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响与能量分析.PDF

第 36 卷 第 X 期 岩石力学与工程学报 Vol.36 No.X 2017 年 X 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering XXX ，2017 吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响与能量分析 ， ， 1 1 1 2 3 1 1 2 2 2 王汉鹏 ，张 冰 ，袁 亮 ，李清川 ，李术才 ，薛俊华 ，周 伟 ，周 杰 (1. 山东大学 岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061 ；2. 淮南矿业集团 深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室，安徽 淮南 232001 ； 3. 中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221116) 摘要：煤层中高压瓦斯主要以吸附态为主，为了研究吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响，利用吸附性依次增强 的氦气、氮气、甲烷和二氧化碳模拟相同气压下吸附瓦斯含量的不同。将0.75 MPa 的上述4 种气体充入物理力学 性质相同的型煤并充分吸附，模拟游离瓦斯含量相同、吸附瓦斯含量不同的煤体，考虑四种不同强度型煤开展了 16 次瞬间揭露试验。试验发生了 9 次持续时间 1 s 左右的突出现象，对于低强度型煤试验不吸附的氦气也发生了 突出现象；试验结果表明随吸附气体含量增加，型煤发生突出的风险增大，吸附气体含量越大其突出强度越大。 提出了吸附气体膨胀能的测定方法，根据突出能量公式计算了发生突出的煤体弹性能、吸附及游离气体膨胀能等 突出潜能和煤体破碎功、抛出功等突出耗能，突出潜能与突出耗能基本相等验证了吸附气体膨胀能测定方法的合 理性。能量分析表明参与突出过程的吸附气体膨胀能占总气体膨胀能的7.9%～32.3%，占突出潜能的6.5%～25.6% ， 且其占比随吸附气体含量增大而增大。研究成果为揭示、量化吸附瓦斯含量在突出中的作用提供参考和依据。 关键词：煤与瓦斯突出；吸附瓦斯；瓦斯含量；能量分析；型煤试验 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2017)00 –0000 –00 Influence of adsorption gas content on coal and gas outburst and energy analysis ， ， 1 1 1 2 3 1 1 2 WANG Hanpeng ，ZHANG Bing ，YUAN Liang ，LI Qingchuan ，LI Shucai ，XUE Junhua ， 2 2 ZHOU Wei ，ZHOU Jie (1. Research Centre of Geotechnical and Structural Engineering ，Shandong University ，Jinan 250061 ，China；2. State Key Laboratory of Deep Coal Mining and Environmental Protection，Huainan Mining G