含瓦斯煤的吸附量与孔隙率及变形的映射规律研究

程 波，颜文学，孙炳兴，刘 辉

（1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037）

瓦斯气体与煤的固体表面存在着强烈的气固反应[1-2]，且大部分斯气体是以吸附的形态赋存于煤的孔隙系统内。大量研究成果表明：煤吸附瓦斯将使得煤的物性参数发生改变，并伴随产生不同程度的变形[3]。该种变形将改变煤的孔隙结构，从而使得煤的孔隙率随之而发生变化。目前，我国相关学者已针对煤吸附瓦斯过程中孔隙率演化特征进行了大量的研究[4-9]，并在煤吸附瓦斯过程与变形、孔隙演化规律方面取得了丰富的成果，为进一步揭示煤与瓦斯气体间的吸附作用对煤孔隙结构的影响奠定了坚实的基础。然而，目前的研究受到试验设备、方法的限制，部分研究成果仅停留在理论分析的阶段，针对含瓦斯煤的吸附量与孔隙率、变形的映射规律的研究鲜见报道。但随着应用数字图像技术的不断发展，诸多学者已将其成功应用于岩石细观力学特性的研究中[10]。鉴于此，以含瓦斯煤为研究对象，针对煤样在不同瓦斯压力的作用下，吸附量对煤孔隙率、变形的影响进行了分析；利用工业CT 技术与高压容量法相结合的方法，研究含瓦斯煤的吸附量与孔隙率、变形的映射规律，旨在为科学评价储层煤层气资源提供理论依据。

1 理论分析

为研究含瓦斯煤的吸附量与孔隙率、变形的映射规律，针对高压容量法测定煤吸附瓦斯量的的实验条件[11]，对瓦斯压力与煤孔隙率、变形之间关联进行分析，并做如下基本假设：