煤炭学报

作者：林海飞, 仇悦, 王瑞哲, 杨二豪, 严敏, 郝荷杰, 张笑盈,

关键词：多级脉冲, 超声波, 含水煤体, 煤的孔隙结构, 瓦斯解吸,

为进一步明确多级脉冲超声波对含水煤体瓦斯解吸特征的影响，利用含瓦斯煤体超声波激励试验系统，分析了超声波持续激励不同饱水度煤体以及多级脉冲激励饱水煤体条件下，煤的孔隙结构及瓦斯解吸的变化规律，揭示出多级脉冲超声波激励含水煤体促解增流机制。结果表明：随超声波功率和煤体饱水度的增加，煤的平均孔径、比表面积和总孔容均增大；超声波功率为1 000 W时，与干燥煤体相比，煤的比表面积和总孔容增幅由煤体25%饱水度的4.369%、3.504%分别增加到100%饱水度的7.699%、8.992%；煤的瓦斯解吸量与时间呈Langmuir型关系，煤的瓦斯解吸量、解吸率均与超声波功率、煤体饱水度呈正相关性；与干燥煤体相比，煤的瓦斯解吸量增幅、解吸率增幅均随煤体饱水度增加呈线性增大趋势，超声波激励对饱水煤体的孔隙改造及瓦斯解吸影响效果最好。随超声波多级脉冲次数增加，饱水煤体的比表面积、总孔容以及瓦斯解吸量、解吸率均增大；与1 000 W超声波激励相比，煤的比表面积及总孔容增幅与多级脉冲次数呈正幂函数关系，煤的瓦斯解吸量及解吸率增幅由多级脉冲1次的2.745%、4.598%分别增加到3次的27.222%、11.106%，与多级脉冲次数呈正线性关系。多级脉冲超声波激励含水煤体产生的振动和空化复合效应，使煤基质发生疲劳损伤，强化了煤的孔隙改造效果，并加剧瓦斯分子动能，进而促进煤体瓦斯解吸，现场可通过研发多级脉冲超声波发射器结合水力化技术增透煤层抽采瓦斯。

来源：2024年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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