煤的表面自由能随瓦斯抽采的变化规律

来源：煤矿安全杂志2021年第12期北京时间：

作者：凡永鹏, 霍中刚, 赵晶, 舒龙勇, 孙峰, 穆永亮

摘要：为了提高瓦斯抽采效果，防治煤与瓦斯突出，探讨了煤孔隙内表面的结构特点，从表面自由能的角度揭示了煤-瓦斯之间的界面作用，构建了煤的表面自由能与瓦斯吸附量之间的表达式；利用OCG方法，测定沙曲煤矿煤样的表面自由能在实验室条件下为43.33 mJ/m2；利用瓦斯抽采流-固-热耦合控制方程，对沙曲煤矿的瓦斯抽采过程进行了数值模拟。研究表明：煤的孔隙内表面处于不均匀的力场之中，煤孔隙内表面相比煤体相内部具有附加的表面自由能，煤孔隙内表面的表面自由能愈大，其吸附能力愈强；煤的表面自由能随瓦斯抽采作业不断增加，且在抽采钻孔附近区域的表面自由能最高；在瓦斯抽采作业之前，通过有效的技术措施降低煤的表面自由能，有利于提高瓦斯抽采效果。

关键词：瓦斯吸附, 瓦斯抽采, 表面自由能, 接触角, 流-固-热耦合