吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响与能量分析

煤层中高压瓦斯主要以吸附态为主，为了研究吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响，利用吸附性依次增强的氦气、氮气、甲烷和二氧化碳模拟相同气压下吸附瓦斯含量的不同。将0.75 MPa的上述4种气体充入物理力学性质相同的型煤并充分吸附，模拟游离瓦斯含量相同、吸附瓦斯含量不同的煤体，考虑4种不同强度型煤开展16次瞬间揭露试验。试验发生9次持续时间1 s左右的突出现象，对于低强度型煤试验不吸附的氦气也发生突出现象；试验结果表明随吸附气体含量增加，型煤发生突出的风险增大，吸附气体含量越大其突出强度越大。提出吸附气体膨胀能的测定方法，根据突出能量公式计算发生突出的煤体弹性能、吸附及游离气体膨胀能等突出潜能和煤体破碎功、抛出功等突出耗能，突出潜能与突出耗能基本相等验证吸附气体膨胀能测定方法的合理性。能量分析表明参与突出过程的吸附气体膨胀能占总气体膨胀能的7.9%～32.3%，占突出潜能的6.5%～25.6%，且其占比随吸附气体含量增大而增大。研究成果为揭示、量化吸附瓦斯含量在突出中的作用提供参考和依据。