煤樣瓦斯多次充氣吸附過程溫度變化規律

楊 濤，葉秋生，顧勇攀，劉夢杰

(1.中國礦業大學(北京)資源與安全工程學院，北京 100083；2.華北科技學院 安全工程學院，河北 燕郊 065201)

由于自身存在大量的孔隙和裂隙，煤作為一種天然的多孔介質，是瓦斯吸附的一個良好載體[1-3]。多年以來，煤炭一直是我國重要的基礎能源，與此同時，煤礦開采隨著深度的增加也面臨著巨大的安全問題。據國家統計局數據顯示，自2010年以來，我國煤炭產量一直維持在30億t以上，產量的提高加之煤層中瓦斯的存在，使得瓦斯爆炸、瓦斯突出等事故頻發[4，5]。研究煤與瓦斯吸附的規律，對了解煤與瓦斯之間作用機理具有良好的參考價值，對預測瓦斯突出預測預報也有十分重要的意義。

瓦斯吸附是由于范德華力作用下瓦斯附著在煤體表面的一種物理現象，吸附過程伴隨著能量的變化，瓦斯吸附會放出熱量，引起煤樣罐體溫度的升高。近幾年來，大量學者研究了瓦斯吸附過程中溫度的變化規律，得出了一些可靠的經驗和結論[6]。牛國慶等[7]分別用氮氣、瓦斯等氣體做了吸附實驗，得到不同氣體的吸附速率不同，溫度升高的變化程度也有差異。楊濤等[8，9]利用不同粒徑、不同變質程度的煤樣在在恒溫條件下進行實驗，說明吸附溫度隨著吸附量的累積增大而升高，且不同粒徑、不同變質程度的煤溫度變化也不一樣。馬月彬等[10]通過不同煤樣在不同壓力下進行瓦斯吸附過程中溫度場變化的實驗，得出煤樣罐中某點的溫度變化最大值與中心點處的比值和該點到中心點的距離成二次函數關系式。……