徐浩，秦跃平，毋凡，刘佳，褚翔宇，刘晓薇

中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院，北京 100083

掌握瓦斯在煤体中的流动规律对预测煤层气抽采产量、分析储层成藏机理和优化生产策略具有重要意义[1-2]。目前，针对煤基质中瓦斯吸附解吸的流动机理并没有统一和清楚的认识，学术界也一直对此展开了深入的研究和探讨[3-5]。

有学者认为瓦斯在煤基质中吸附解吸是受浓度差驱动的，可以用菲克扩散理论来描述。但是菲克定律中常扩散系数只能描述刚开始较短时间甲烷的扩散过程，其理论预测结果与整个解吸时间尺度上的实验值存在显著的偏差[6-9]。后续有研究人员提出了基于菲克定律的动扩散系数数学模型[10-15]，并验证了该模型可以表征气体在煤粒中的运移全过程。虽然将扩散系数变成与时间有关的函数表达式能够保持模拟和实验结果的一致性，但是它却违背了菲克定律最初设定的常扩散系数的假设条件，这可能会造成所建模型的物理意义与理论基础不明晰。另外，动扩散系数存在一些待定参数，会导致计算过程复杂化。文献[7-9，16]基于菲克和达西定律建立了在变压、定压条件下的煤粒瓦斯吸附和解吸数学模型，并通过大量的实验结果验证了数值解算结果，发现煤粒中瓦斯的流动是符合达西定律而不是菲克定律。达西定律认为瓦斯在煤粒中的流速(体积流量)与压力梯度成正比，它是基于较大尺寸孔隙内的流动。……