CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律研究OA

为探究CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律,以CO_(2)突出严重的甘肃窑街矿区金河煤矿为研究对象,采用理论分析、实验室测试与物理实验模拟相结合的方法,系统研究了CO_(2)的吸附特性与突出发生规律。开展5种不同比例CH4/CO_(2)混合气体的等温吸附试验,分析了突出煤体中CO_(2)的适用吸附模型;通过3种压力下的CO_(2)动力效应模拟试验,揭示了CO_(2)突出后的致灾规律。研究结果表明:Langmuir模型不适用于描述CO_(2)在煤体中的吸附行为,基于微孔填充理论的D-A模型对CO_(2)吸附的拟合效果最优;当CO_(2)摩尔分数增加时,考虑表面非均质性的扩展L-F模型能更好地预测混合气体吸附量变化趋势。CO_(2)突出的临界压力为0.542 MPa,其压力随时间的变化关系可由幂函数P=a·ti描述。突出后两相流以悬浮流、栓流、沙丘流及分层流等不稳定流动形式在巷道中传播,相对突出强度与瓦斯压力呈正相关;主巷道内煤粉质量分布呈现“中部高、两端低”的特征,回风巷的突出煤粉质量大于进风巷。瓦斯内能是突出发生的主要能量来源,包括吸附瓦斯解吸内能与游离瓦斯内能,其中CO_(2)吸附瓦斯体积采用D-A模型计算;大部分瓦斯内能用于煤体破碎,且瓦斯压力越大,煤体破碎程度越高,仅少部分能量用于煤体的抛出。这些研究成果进一步丰富了CO_(2)突出灾害防治的基础理论,为CO_(2)突出灾害防控提供科学指导。