逐级降压解吸过程中解吸瓦斯膨胀能变化特性

陈向军，时豪阳，李新建，冯帅龙

（1.煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心，河南 焦作 454003；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，河南 焦作 454003；3.煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心，河南 焦作 454003）

0 引 言

煤炭是我国的主要能源［1］，在煤炭生产的过程中，会遭受瓦斯、煤尘、顶板、水灾以及火灾等灾害的影响。 煤与瓦斯突出事故造成人员窒息，突出的煤流埋人，甚至会引发瓦斯爆炸等其他瓦斯事故［2］，且随着开采深度的增加，煤与瓦斯突出的强度、规模也大幅度增大，更加影响煤矿的安全生产［3］。 在2020 年全国十大典型案例中，煤与瓦斯突出事故发生2 起，死亡人数15 人，且在2021 年6 月连续2 天发生煤与瓦斯突出事故，由此可见，我国煤与瓦斯突出事故防范形势依旧严峻。

煤与瓦斯突出是一个能量释放的过程，煤中瓦斯膨胀能与煤岩弹性能共同为突出提供了能量。 对此，国内外学者进行了大量研究，蒋承林等［4-6］提出球壳失稳假说，认为煤与瓦斯突出的实质是地应力破碎煤体，煤体释放瓦斯，瓦斯使煤体裂隙扩张并使形成的煤体失稳破坏，瓦斯膨胀能则随瓦斯压力，地应力的增加而增大。 VALLIAPPAN［7］通过研究发现，在煤与瓦斯突出过程中不仅煤孔隙的裂隙瓦斯全部参与煤与瓦斯突出过程，并且煤的吸附瓦斯中有部分可解吸瓦斯同样会参与煤与瓦斯突出过程。魏风清等［8］认为瓦斯膨胀能是煤与瓦斯突出的主要能量来源，主要消耗在运输破碎的煤。……