吕宝艳，杨宏民，2，吕晓来，邱向雷

(1.河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 454000；2.煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心，河南 焦作 454000)

0 引 言

近年来，化石燃料的大量消耗和温室气体的大量排放，使人类面临一系列能源和环境问题，例如全球变暖、海平面上升、能源枯竭和煤矿安全开采等。在我国煤矿生产领域，除煤矿安全生产外，煤层气开采也越来越受关注[1]。然而，煤中CH4排放和回收存储主要受煤层气含量以及煤层吸附能力控制，且煤层气的吸附能力与扩散行为存在密切关系[2-3]。因此，如何最大程度地回收煤层气(CBM)已成为煤层气开采领域中的一个重要研究课题。

由于煤层气资源是重要的非常规资源，且大量吸附于煤层表面，为提高煤层气中CH4的回收率，国内外学者做了大量的研究工作。P.J.Crosdale等[4]对煤层脱水以降低存储压力和对CH4的吸附能力，但是该方法保留了煤层中超过50%的气体；A.S.Ranathunga等[5]为提高煤层中气体渗透率和CH4回收率采用了水力压裂法，但是这种方法往往因受压裂液和煤层含水条件限制，渗透率和回收率并不理想；S.Durucan等[6]和SHI J Q等[7]为进一步捕获深部煤层中的碳元素和煤层气(ECBM)，对深部煤层大量注入纯CO2气体，以存储和加强煤层气的利用率。然而，当注入纯CO2气体过量时，煤的体积将会增加，同时也会随之发生瓦斯爆炸；LI M X等[8]和R.Farajzadeh等[9-10]为提高置换效率和混合气体的注入能力，将CO2/N2混合气体注入深部煤层中，以降低净化成本，并通过N2扫除煤层夹板中的CH4以刺激解吸过程，最终使煤层中的CH4被更有效置换；……