煤產氣及突出特性變化規(guī)律熱模擬實驗研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是煤礦開采過程中發(fā)生的嚴重的自然災害，近年來，隨著煤礦開采深度增加，煤層突出危險性不斷增大，突出礦井越來越多。當前對煤與瓦斯突出機理的認識仍然停留在假說階段，對煤與瓦斯突出的孕育與動力顯現(xiàn)機制認識還不夠清晰和明確。
　　本文采用在實驗室條件下模擬地質歷史時期煤的變質產氣演化過程的方法，利用自主設計加工的煤化變質熱模擬實驗裝置，對低變質程度的褐煤在一定時間內、不同溫度條件下（200℃、250℃、300℃、350℃、400

2、℃、450℃）進行加熱模擬實驗，通過統(tǒng)計實驗數據與理論分析，開展研究煤體在煤化變質過程中的產氣及突出特性變化規(guī)律。
　　研究結果表明：（1）隨著溫度的升高，煤樣的揮發(fā)分從38.35％降到了5.36%，基本模擬出了從低變質程度的褐煤轉變?yōu)楦咦冑|程度無煙煤的煤化變質過程；（2）在不同溫度條件下，同樣質量的煤樣在煤化變質熱模擬過程中產生的氣體總量差異較大，較高溫度條件下（400℃～450℃）是較低溫度條件下（200℃～250℃）產氣量的

3、8倍左右；（3）煤化變質熱模擬過程中產生的熱解氣體中的主要成分是甲烷CH4和二氧化碳CO2，兩者的體積分數之和基本上占到了80%以上；（4）低溫階段主要生成CO2，高溫階段則主要生成CH4，CO2生成量隨溫度升高先增加后減少，CH4生成量隨溫度升高而逐漸增多；（5）隨著溫度升高，加熱后煤樣的堅固性系數而呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，而瓦斯放散初速度呈現(xiàn)出逐漸在增大的趨勢，而且兩者在較高溫度條件下變化更為顯著。
　　根據以上研究成果可以得出

4、以下初步結論：（1）在煤化變質過程中，會產生大量甲烷 CH4和二氧化碳 CO2，并且在煤化變質的后期是氣體大量生成的階段，也是主要的產氣階段；（2）在煤化變質過程中，低變質階段主要生成 CO2氣體，高變質階段主要生成 CH4氣體；（3）產氣對突出特性影響表現(xiàn)為兩方面：一是提供充足瓦斯來源，二是破壞煤體。（4）隨著煤化變質程度的加深，產氣量增大，煤樣的堅固性逐漸下降，放散瓦斯的能力逐漸增強，其突出危險性逐漸增大。而且在高變質階段，突出危險