基于响应面法的煤体有效抽采半径多因素交互作用

钻孔有效抽采半径是煤层瓦斯抽采参数设计的重要指标。为探究煤体基础物性因素(含水率、渗透率、瓦斯压力)对钻孔有效抽采半径的影响特性,首先基于煤的基质-裂隙双重孔隙理论,考虑水分对裂隙开度及基质瓦斯吸附性能的弱化影响,构建了考虑水分影响的煤体渗透率模型与固-气多场耦合模型;其次利用多物理场数值模拟方法并结合响应面分析法研究了不同因素对钻孔有效抽采半径的交互作用。研究发现钻孔有效抽采半径与初始渗透率呈正相关,而与初始瓦斯压力、含水率均为负相关;建立了瓦斯抽采半径与三个因素的二次多元响应面模型,并分析发现含水率、初始瓦斯压力、渗透率对钻孔有效抽采半径的影响显著性逐次降低,并且在一定程度上,煤体初始瓦斯压力的增加会弱化煤岩初始渗透率和含水率对钻孔有效抽采半径的影响,煤体初始渗透率和含水率也会显著改变初始瓦斯压力对钻孔有效抽采半径的影响,然而煤体初始渗透率几乎未改变含水率对钻孔有效抽采半径的影响。

褐煤中CH_(4)/O_(2)/N_(2)气体竞争吸附特性的分子模拟研究

为探究温度与摩尔比对煤中CH_(4)/O_(2)/N_(2)气体竞争吸附的影响规律,采用巨正则蒙特卡罗法(GCMC)和分子模拟方法,研究云南小龙潭褐煤在不同温度(303.15~383.15 K)和压力0~480 kPa条件下CH_(4)/O_(2)和N_(2)/O_(2)二元混合气体竞争吸附特性。结果表明:①在试验温度和压力范围内,温度升高均会抑制煤对CH_(4)、O_(2)、N_(2)三种气体的吸附,且煤对三种气体的吸附能力为CH_(4)>O_(2)>N_(2)。②煤对CH4/O2吸附选择性系数与气体摩尔比基本无关,而随着温度的升高呈现减小趋势;对N_(2)/O_(2)的吸附选择性与温度和摩尔比的关系均不显著。③随着吸附量的增加,二元混合气体中任一组分的等量吸附热均呈线性增大;CH_(4)/O_(2)和N_(2)/O_(2)在同等吸附量条件下,摩尔比越大吸附热越低,但当CH4吸附量低于0.029 mmol/g时,CH_(4)气体的等量吸附热与摩尔比的关系不大。研究结果为揭示CH_(4)与空气竞争吸附行为对煤低温氧化的影响机理奠定了基础。