颗粒煤的多扩散系数瓦斯解吸模型及扩散参数反演研究

为研究颗粒煤瓦斯解吸规律,基于Fick定律建立了颗粒煤的多扩散系数瓦斯解吸模型,完成了颗粒煤瓦斯解吸模型的数值试验。引入了非负约束最小二乘法反演算法(NNLS),通过试验数据反演得出颗粒煤的扩散参数的B谱,从而确定出颗粒煤瓦斯扩散系数D的准确范围。研究结果表明:颗粒煤瓦斯解吸符合Fick扩散定律,颗粒煤的多扩散系数瓦斯解吸模型能很好地解决单一扩散系数模型的扩散系数随时间衰减的问题,准确反映了颗粒煤瓦斯解吸规律,单一扩散系数瓦斯解吸模型只是多扩散系数瓦斯解吸模型的一个特例;NNLS是一种有效的反演算法,利用NNLS方法可以准确反演出颗粒煤瓦斯解吸过程中的扩散参数的B谱,通过B谱可方便计算出颗粒煤的瓦斯扩散系数。

受载煤岩瓦斯多扩散系数解吸模型研究

为研究受载原煤瓦斯解吸规律,利用含瓦斯煤岩力学性质测试系统,在恒温的三轴加载条件下,进行了受载原煤加载-吸附-解吸-加载直至煤样破坏实验,建立了原煤的多扩散系数瓦斯解吸模型。基于非负约束最小二乘法反演算法(NNLS),通过试验数据反演得出受载原煤的扩散参数B谱。研究结果表明:受载原煤一小时瓦斯累计解吸量在弹性阶段随轴向应力增大而减小,在塑性阶段随应力增加有小幅度回升,在煤岩破坏后急速增大。受载原煤瓦斯解吸多扩散系数模型能准确反映受载原煤瓦斯解吸规律,B谱可反映出受载原煤内部变化以及其瓦斯解吸规律情况。该模型可更准确合理地描述煤层内瓦斯运移过程。