取芯管取芯煤芯损失瓦斯量模拟测试及影响因素研究

【摘要】:为揭示取芯过程中取芯管管壁与煤层摩擦引起的温度变化,研究取芯过程煤芯损失瓦斯量的主要影响因素,进行不同条件下取芯管取芯过程煤芯损失瓦斯量模拟测试。首先通过研发自制取芯管取芯过程管壁温度测定装置,得到真实取芯过程中管壁温度变化曲线,以此为依据设定模拟取芯管取芯过程外部热量输入,随后通过在实验室搭建取芯管取芯过程模拟平台,开展了不同煤芯瓦斯压力、不同取芯深度、不同升温速率下煤芯损失瓦斯量模拟测试实验,并对其进行误差分析,得到了如下研究结论:(1)取芯管真实取芯过程管壁温度变化主要分为三个阶段,温度缓慢上升阶段、快速上升阶段和下降阶段,分别对应着取芯过程中的进钻、取芯和退钻过程;(2)与同等煤芯瓦斯压力条件下煤芯在恒定环境温度中的解吸相比,取芯过程模拟测试在0~15 min内的解吸速度明显增大,相同时间段内取芯管取芯过程中煤芯累计解吸量增加,取芯管取芯过程煤芯损失瓦斯量增大;(3)在同等取芯深度和管壁升温速率条件下,随着煤芯瓦斯压力的增加,使用t~(1/2)法推算得出的损失瓦斯量误差也越大,但对于瓦斯含量的测定,由于随瓦斯压力的升高其瓦斯含量基数更大,损失瓦斯量的误差影响反而减小了;(4)在同等煤芯瓦斯压力和管壁升温速率条件下,随着取芯深度的增加,所需取芯时间变长,使用t~(1/2)法推算得出的损失瓦斯量误差也越大,且误差占瓦斯含量的比例也越大;(5)在同等煤芯瓦斯压力和取芯深度条件下,随着管壁升温速率的增加,使用t~(1/2)法推算得出的损失瓦斯量误差也越大,且误差占瓦斯含量的比例也越大;(6)从煤芯瓦斯压力、取芯深度、管壁升温速率三个不同方面来看,取芯深度对取芯管取芯过程中损失瓦斯量的影响最大,其使用t~(1/2)法推算得出的瓦斯损失量可靠性最差。

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