郑学召， 黄渊， 文虎,3， 王喜龙， 王宝元

(1.西安科技大学 安全科学与工程学院， 陕西 西安 710054；2.国家矿山应急救援西安研究中心， 陕西 西安 710054；3.教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室， 陕西 西安 710054)

0 引言

我国高瓦斯矿井占比超40%，其中95%的开采煤层属于低渗透性煤层[1-2]。低渗透性煤层瓦斯含量高、透气性差、抽采效率低，开采过程中易发生瓦斯事故[3]。提高低渗透性煤层瓦斯抽采效率，减少瓦斯事故是矿井瓦斯抽采亟需解决的技术难题[4]。针对该问题，国内外学者们做了大量的研究工作，文献[5]分析研究了低渗透性煤层煤层气开采的有效技术，研究表明，煤层气开采需降低游离煤层气的压强，增大煤体的渗透性可促进煤层气开采。文献[6]研究发现，向煤层中注入CO2不仅能促进瓦斯解吸量的增加，还能保持煤储层的压力。文献[7-8]根据等温吸附实验测定CH4、CO2的吸附能力，结果表明，煤对CO2的吸附能力比CH4强。文献[9-10]分别采用GCMC方法、Langmuir方法模拟研究了混合气体驱替煤层气技术，研究表明，CO2气体的吸附量、吸附热大于CH4，CO2的吸附势能小于CH4。文献[11]利用大煤样试件进行CO2驱替CH4的模拟试验，发现驱替置换效果影响因素主要有压力、速度和煤层CH4含量。文献[12]利用自制的驱替试验系统研究发现驱替压力会影响驱替效果，并证明压力与驱替效果呈正相关。文献[13]根据自主研发的MCQ-Ⅱ型煤层瓦斯驱替装置研究发现,增加注气温度可增加单位时间内CH4的驱替量，进而增加CO2的储存量。

综上所述，学者们从微观的注气驱替机理和宏观的驱替效率影响因素方面进行了大量研究，但多为模型层面的理论分析或模拟试验层面的多因素分析，具有针对性的物理模拟试验及量化分析较少。……