煤田地质与勘探

作者：刘高峰, 李宝林, 张震, 刘欢, 关文博, 司念,

关键词：煤与瓦斯突出, 瓦斯膨胀能, 煤变质程度, 孔隙结构, 瓦斯压力, 瓦斯含量,

为了提高煤与瓦斯突出(突出)预测的准确性，选取6种不同变质程度的煤样，开展高压压汞实验、等温吸附实验，计算瓦斯膨胀能，分析不同变质程度煤的瓦斯膨胀能演化特征及其与突出预测指标间的关系。结果表明：不同变质程度煤的孔隙结构与吸附性的差异，导致煤体所含的瓦斯膨胀能存在差异。煤的总瓦斯膨胀能与吸附瓦斯膨胀能随瓦斯压力的升高而增大，增加趋势逐渐变缓；相同瓦斯压力下，煤的变质程度越高，总瓦斯膨胀能与吸附瓦斯膨胀能越大。煤的游离瓦斯膨胀能随瓦斯压力升高呈指数增大；相同瓦斯压力下，游离瓦斯膨胀能随单位质量煤体孔隙体积的增加而增大。当Rmax>1.6%，0.74 MPa对应的游离瓦斯膨胀能与初始释放瓦斯膨胀能突出临界指标42.98 mJ/g基本相等，进一步验证了游离瓦斯在突出触发阶段起主要作用，也为突出预测临界压力值采用0.74 MPa的合理性提供了科学依据。当Rmax为0.6%~1.6%时，0.74 MPa对应的游离瓦斯膨胀能小于42.98 mJ/g，夸大了煤体所具备的突出潜能，会加大防突工作量。当Rmax<0.6%，0.74 MPa对应的游离瓦斯膨胀能大于42.98 mJ/g，这会导致低指标突出灾害的发生。因此，在进行煤与瓦斯突出预测和防治时，应充分考虑煤的变质程度对突出的影响，研究可为突出预测提供新的科学依据和方法借鉴。

来源：2023年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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