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被吸附的瓦斯分子又易获得动能,会产生脱附现象,使吸附瓦斯量降低。3瓦斯性质。对于指定的煤,在给定的温度与瓦斯压力条件下,煤对二氧化碳的吸附量比甲烷的吸附量高,而对甲烷的吸附量又大于对氮气的吸附量。
无烟煤挥发分5CO244℃CH426℃CH444℃N226℃CO226℃
图22吸附瓦斯量与瓦斯压力关系图
4煤的变质程度。煤的瓦斯生成量及煤的比表面积和煤的变质程度有关。一般情况下,从中等变质程度的烟煤到无烟煤,相应的吸附量呈快速增加状态。5煤中水分。水分的增加会使煤的吸附能力降低。目前可以采用俄罗斯煤化学家艾琴格尔的经验公式来确定煤的天然水分对甲烷吸附量的影响。
23煤层瓦斯流动理论研究
煤层瓦斯流动理论是专门研究煤层内瓦斯压力分布及瓦斯流动变化规律的理论根据应用范围和使用条件的不同煤层瓦斯流动理论有以下几种。
231线性瓦斯流动理论
线性瓦斯渗流理论认为,煤层内瓦斯运移基本符合线性渗透定律达西定律Dracy’slaw,1856年法国水力学家Darcy通过实验总结出了著名的Darcy定律:
v
式中:v流速,ms;
K


dpdpdxdx
(1)
μ瓦斯动力粘度系数,Pas;K煤层的渗透率,m2;dx和流体流动方向一致的极小长度,m;dp在dx长度内的压差,Pa;λ煤层透气系数,m2MPa2d。
fDarcy定律是在常温和常压条件下,各向同性砂柱中的一维流动过程实验得到的结果。在直角坐标系中,若以vxvyvz表示三个坐标方向上的渗流速度分量,就得到三维流动下的Darcy定律:
vx
pppvyvzxyz
(2)
Darcy定律有一定的适用范围,超出这个范围就不再符合Darcy定律了。雷诺数Re是个无量纲的数,用来表示作用在流体上的惯性力和粘滞力之比,它是判别层流和紊流的准则。同样,多孔介质流体的雷诺数Re为:
Re
vd

(3)
式中:d孔隙骨架的代表性长度,m;v流体的渗流速度,ms;γ流体的运动粘滞系数,m2s。经验表明当Re在1~10之间时属低雷诺数区粘滞力占优势流体的运动符合Darcy定律。
232瓦斯扩散理论
煤是一种典型的多孔介质,根据气体在多孔介质中的扩散机理的研究,可以用表示孔隙直径和分子运动平均自由程相对大小的诺森数
K
d
式中:d孔隙平均直径,m;λ气体分子的平均自由程,m。
4
将扩散分为一般的菲克Fick型扩散、诺森K
udse
型扩散和过渡型扩散。K
≥10时,孔隙直径远大于瓦斯气体分r
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