煤屑瓦斯扩散规律研究

张飞燕^1,2，韩颖^3,2

1. 河南理工大学安全科学与工程学院2. 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地3. 河南理工大学能源科学与工程学院

摘 要：为深入探讨煤屑瓦斯扩散规律,基于Fick定律,建立了煤屑瓦斯球向流动微分方程,并运用分离变量法对其进行解算,得出了煤屑瓦斯扩散规律的无穷级数解;通过理论分析及模拟计算,对无穷级数解进行了简化,获得了其近似解。研究表明:在B值为6.579 7×10-6⁶.579 7×10-3s-1范围内,n=135,K=0.92时,理论分析结果与煤屑瓦斯实际扩散过程相符,B值标志着瓦斯扩散的快慢程度及衰减程度,可作为煤屑瓦斯扩散特征指标;煤屑瓦斯扩散速度在扩散瞬间达到峰值,此后随时间的延长逐渐衰减,最终无限趋近于0,扩散速度曲线存在一条水平渐近线V t=0,但少数学者提出的铅直渐近线并不存在;在同一时刻,吸附平衡压力越大,则煤屑累计瓦斯涌出量越大,瓦斯扩散速度也越快。

关键词：煤屑;瓦斯扩散;Fick定律;分离变量法;特征指标;