煤层注氮模拟实验中的置换-驱替效应及其转化机制分析

摘要：

为了研究注N2促排煤层瓦斯过程中驱替和置换效应及其主导作用,利用自研的煤层注气实验装置,进行了单轴应力、分层预压成型条件下煤层注N2促排瓦斯的模拟实验.实验结果表明:驱替和置换效应始终贯穿整个注气过程,共同作用将煤体中瓦斯排出.在注气初期14 min内,置换解吸效应起主导作用,注入的N2由于被吸附或充填于煤层孔裂隙等自由空间而被全部滞留煤中,表现为出口并无N2排出,而煤体中的CH4则大量解吸排出.在14 ～ 200 min注气实验时间内,置换作用的主导地位将逐渐丧失,开始进入置换作用减弱和驱替作用增强的转换阶段;在注气时间大于400 min的后期,处于置换和驱替相互作用、彼此平衡的时期,但置驱总效率处于较低水平.根据注气400 min(6.67 h)后注气促排效率较低的实验结果,建议井下煤层注气时间控制在8h工作制的一个小班以内为宜.

关键词：煤层注氮气、置换效应、驱替效应、主导作用、转化机制

所属期刊栏目：41

分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51174081;河南理工大学博士基金资助项目B2012-089

在线出版日期：2016-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：2246-2250