不同变质煤的瓦斯膨胀能演化特征及其突出预测启示.pdf

不同变质煤的瓦斯膨胀能演化特征及其突出预测启示刘高峰1,2,3，李宝林1,2，张震1,2，刘欢1,2，关文博1,2，司念1,2(1.河南理工大学 资源环境学院，河南 焦作 454003；2.河南理工大学 中原经济区煤层气(页岩)气河南省协同创新中心，河南 焦作 454003；3.河南理工大学 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心，河南 焦作 454003)摘要:为了提高煤与瓦斯突出(突出)预测的准确性，选取 6 种不同变质程度的煤样，开展高压压汞实验、等温吸附实验，计算瓦斯膨胀能，分析不同变质程度煤的瓦斯膨胀能演化特征及其与突出预测指标间的关系。结果表明：不同变质程度煤的孔隙结构与吸附性的差异，导致煤体所含的瓦斯膨胀能存在差异。煤的总瓦斯膨胀能与吸附瓦斯膨胀能随瓦斯压力的升高而增大，增加趋势逐渐变缓；相同瓦斯压力下，煤的变质程度越高，总瓦斯膨胀能与吸附瓦斯膨胀能越大。煤的游离瓦斯膨胀能随瓦斯压力升高呈指数增大；相同瓦斯压力下，游离瓦斯膨胀能随单位质量煤体孔隙体积的增加而增大。当 Rmax1.6%，0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀能与初始释放瓦斯膨胀能突出临界指标 42.98 mJ/g基本相等，进一步验证了游离瓦斯在突出触发阶段起主要作用，也为突出预测临界压力值采用 0.74 MPa的合理性提供了科学依据。当 Rmax为 0.6%1.6%时，0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀能小于 42.98 mJ/g，夸大了煤体所具备的突出潜能，会加大防突工作量。当 Rmax 1.6%,the free-gas expansion energy corresponding to the gas pressure of 0.74 MPawas roughly equivalent to the critical values(42.98 mJ/g)of initially released expansion energy that induced outbursts.This further verifies that free gas plays a major role in the triggering stage of outbursts and also provides a scientificbasis for the rationality of using 0.74 MPa as the critical gas pressure value for outburst prediction.When Rmax rangedbetween 0.6%1.6%,the free-gas expansion energy corresponding to the gas pressure of 0.74 MPa was below 42.98mJ/g,leading to exaggerated outburst potential of coals and increased efforts paid to outburst prevention.When Rmax 0.6%,the free-gas expansion energy corresponding to 0.74 MPa exceeded 42.98 mJ/g,leading to the occurrence of out-bursts under a low index.Therefore,it is necessary to fully consider the influence of coals metamorphic degrees on coaland gas outbursts.This study will provide a novel scientific basis and a method reference for the prediction of coal andgas outbursts.Keywords:coal and gas outburst;gas expansion energy;coal metamorphic degree;pore structure;gas pressure;gas con-tent 我国主要含煤地层地质构造条件复杂，具有低渗透、难抽采和易发生瓦斯灾害等显著特征1，高瓦斯、煤与瓦斯突出(突出)矿井数量多。随着采掘强度和深度的加大，地应力、瓦斯压力、瓦斯含量增大2，矿井瓦斯问题尤其是突出灾害将会严重制约煤炭安全高效开采3。为了防治突出，达到安全生产与经济效益兼顾的目的，需要开展突出预测预报4。突出危险性预测指标及其临界值是煤层突出预测、防突措施选择和消突效果评价的依据5。煤与瓦斯突出机理还没有完全揭示，目前综合作用假说得到广泛认可，其认为突出是地应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质共同作用的结果6。突出能量假说机理认为突出是煤层能量系统的集聚与释放的动态过程7。当煤层集聚的突出潜能大于突出耗能时，则构成了突出的必要条件8。突出潜能由瓦斯膨胀能和煤体弹性势能组成9，瓦斯膨胀能比煤体弹性潜能做功大 34 个数量级10，故瓦斯膨胀能是突出的主要能量来源11。根据瓦斯赋存状态对突出的能量贡献，瓦斯膨胀能分为吸附和游离两种状态12，两者共同决定了突出的难易程度和强度13-14。然而，我国聚煤时间跨度长，主要经历了晚石炭早二叠世、晚二叠世、早中侏罗世、晚侏罗早白垩世四个期次，不同时代的含煤层系经历了不同的热演化史，形成了不同变质程度的煤炭资源15。煤的变质程度不同，其孔隙结构存在差异16，将会直接影响瓦斯的吸附和解吸性能17，从而造成吸附与游离瓦斯膨胀能的差异。目前，对不同变质程度煤的瓦斯膨胀能变化规律与演化特征缺乏系统研究，对突出预测支撑不足。鉴于此，笔者选用不同变质程度煤为研究对象，采用高压压汞、等温吸附实验，分析不同变质程度煤孔隙结构特征及其对瓦斯吸附性的影响，探索不同变质程度煤的瓦斯膨胀能演化特征与影响机理。并分析不同变质程度煤的瓦斯膨胀能与突出预测指标(瓦斯压力、瓦斯含量)之间的对应关系，以期为不同变质程度煤层的突出预测提供科学依据与方法借鉴。1实验与理论计算1.1样品选取山东龙口北皂矿的褐煤、山东微山蔡园矿的气煤、安徽省淮南煤矿的肥煤、山西古交西曲矿的焦煤、潞安屯留矿的贫煤和河南焦作古汉山矿的无烟煤为实验样品，煤样的工业分析、孔隙结构参数以及镜质体反射率见表 1。1.2煤孔隙结构测试实验仪器为美国 Micromeritics Instrument 公司生产的 AutoPore 9505 全自动压汞仪。煤样粒度为36 mm，煤样在恒温箱下(7080)干燥 12 h，冷却至室温后，按照 GB/T 21650.12008压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度进行孔隙结构测试。1.3煤吸附 CH4实验实验仪器为美国 TerraTek 公司生产的 ISO-300型等温吸附仪。实验温度设置为 30，实验压力为015 MPa，设置10 个吸附平衡压力。按照GB/T 195602008煤的高压等温吸附试验方法开展煤的 Lang-muir 吸附常数 VL、pL的测试。1.4瓦斯膨胀能计算原理瓦斯膨胀能计算公式18如下：W=1 000p0V0n1(pp0)n1n1(1)式中：p0为巷道大气压，p0=0.1 MPa；p 为瓦斯压力，MPa。V0为参与突出的瓦斯含量，cm3/g；n 为甲烷绝热系数，n=1.31。2 煤田地质与勘探第 51 卷Va0Vf0Va0参与突出的瓦斯可分为吸附态瓦斯和游离态瓦斯。其中吸附态瓦斯含量的公式13为：Va0=VLpp+pL(2)式中：VL为 Langmuir 体积，cm3/g；pL为 Langmuir 压力，MPa。游离态瓦斯含量公式19为：Vf0=V1pT0Tp0(3)式中：V1为煤中孔隙体积，cm3/g；T0为绝对温度，273.15 K；T 为煤储层温度，K；为甲烷的压缩系数。将 p0=0.1 MPa、n=1.31 以及式(2)代入式(1)中可得吸附瓦斯膨胀能为：W1=322VLpp+pL(1.72 p0.241)(4)式中：W1为吸附瓦斯膨胀能，mJ/g。将 p0=0.1 MPa、n=1.31 以及式(3)代入式(1)中可得游离瓦斯膨胀能为：W2=322V1pT0Tp0(1.72 p0.241)(5)式中：W2为游离瓦斯膨胀能，mJ/g。由式(4)和式(5)可得煤体的总瓦斯膨胀能为：W=W1+W2(6)式中：W 为总瓦斯膨胀能，mJ/g。2结果与讨论2.1不同变质程度煤的孔隙结构特征煤中 CH4主要通过物理吸附分布在煤基质表面和孔隙内表面20，根据煤体孔隙对 CH4吸附和运移的影响，孔隙可分为吸附孔(100 nm)21-22。在 Rmax1.3%阶段，煤体吸附孔孔容和吸附孔孔比表面积随煤体变质程度的升高而逐渐增加(图 1a，图 1b)。煤体吸附孔孔容与吸附孔孔比表面积随煤体变质程度的升高整体呈“V 形”变化23-24。渗流孔的应力敏感性强于吸附孔，受机械压实作用的影响，渗流孔的孔容与渗流孔孔比表面积随煤体变质程度的升高而明显减小(图 1c，图 1d)25，造成渗流孔孔容与渗流孔孔比表面积的占比随煤体变质程度的升高而减小，而吸附孔孔容与吸附孔孔比表面积的占比随煤体变质程度的升高而增加(图 1e，图 1f)。2.2煤孔隙结构对 CH4吸附常数的影响不同变质程度煤的等温吸附曲线与 Langmuir 吸附常数的计算结果(图 2、表 2)。以往研究表明，不同变质程度煤的孔隙结构的不同，会导致煤体瓦斯吸附性存在差异23-24。图 3 显示，由于吸附孔的孔容与孔比表面积占比随煤体变质程度的升高而增加(图 1e)，促使煤体的 Langmuir 体积 VL随变质程度的升高而增大；Langmuir 压力 pL随煤体变质程度的升高呈先减小后增大的趋势，在 Rmax1.3%阶段，热成因孔的生成促使气体解吸通道连通性增强26，煤体 Langmuir 压力 pL逐渐增大。2.3瓦斯膨胀能演化特征由式(4)可知，吸附瓦斯膨胀能 W1受瓦斯压力 p和吸附常数的共同控制，图 4a 显示，吸附瓦斯膨胀能W1随瓦斯压力 p 的增大而增大，增加趋势逐渐变缓；相同瓦斯压力 p 下，煤体变质程度越高，吸附瓦斯膨胀 W1越大。由式(5)可知，游离瓦斯膨胀能 W2受瓦斯压力 p和煤中孔隙体积 V1的共同控制，图 4b 显示，游离瓦斯膨胀能 W2随瓦斯压力 p 升高呈指数增大；相同瓦斯压力 p 下，煤中孔隙体积 V1越大(图 4c)，煤体对应的游离瓦斯膨胀能 W2也越大。由式(6)可知，总瓦斯膨胀能 W 包含吸附瓦斯膨胀能 W1和游离瓦斯膨胀能 W2，由于相同变质程度、表1煤样基本参数Table1Basicparametersofcoalsamples煤种工业分析w/%Rmax/%孔隙率/%孔隙体积/(cm3g1)MadAdVdaf褐煤1.696.4536.330.387.250.057气煤2.358.1534.570.863.420.024肥煤2.439.3830.451.273.310.022焦煤0.6111.1418.591.602.170.033贫煤1.012.1210.702.395.000.034无烟煤1.266.317.713.492.890.032注：Mad为空气干燥基水分，Ad为干燥基灰分，Vdaf为干燥无灰基挥发分，Rmax为最大镜质体反射率。第 10 期刘高峰等：不同变质煤的瓦斯膨胀能演化特征及其突出预测启示 3 瓦斯压力下，吸附瓦斯膨胀能 W1均大于游离瓦斯膨胀能 W2，因此，总瓦斯膨胀能 W 呈现出与吸附瓦斯膨胀 W1相似的演化特征(图 4d)。2.4瓦斯膨胀能演化特征对突出预测的启示2019 年颁布最新的防治煤与瓦斯突出细则(简称防突细则)采用瓦斯压力和瓦斯含量作为区域突出危险性预测指标，并建议瓦斯压力临界值为 0.74 MPa、瓦斯含量临界值为 8.0 m3/t(构造带 6.0 m3/t)27。此外，众多学者开展了瓦斯膨胀能突出危险性预测及其与瓦斯压力、瓦斯含量的关系研究。齐黎明等28研究表明，随着瓦斯压力或者瓦斯含量的增加，瓦斯膨胀能增大，但随瓦斯压力的增加，其上升速度逐渐减缓；随瓦斯含量的增加，其上升速度逐步增加。吕闰生等9开展了中高阶煤储层水力压裂消突能量耗散特性研究，表明压裂区内煤储层参与突出的瓦斯膨胀能为 0.79 mJ/g，对应的瓦斯含量和瓦斯压力临界值为 7.54 m3/t 和0.77 MPa。Jiang Chenglin 等29提出了初始释放瓦斯膨胀能指标，认为初始释放瓦斯膨胀能是从煤体孔裂 00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.0170.0180.0190.0200.0210.0220.023Rmax/%00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Rmax/%00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Rmax/%(a)吸附孔孔容(b)吸附孔孔比表面积(c)渗流孔孔容(d)渗流孔孔比表面积(e)吸附孔孔容、孔比表面积占比(f)渗流孔孔容、孔比表面积占比00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Rmax/%00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Rmax/%00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Rmax/%R2=0.91R2=0.94R2=0.90R2=0.83R2=0.89吸附孔孔容/(cm3g1)1.30.0020.0040.0060.0080.0100.0120.014渗流孔孔容/(cm3g1)0.020.040.060.080.100.12渗流孔孔比表面积/(m2g1)6.26.46.66.87.07.27.47.6吸附孔孔比表面积/(m2g1)1.3556065707580859095100吸附孔孔容占比/%吸附孔孔容占比吸附孔孔比表面积占比98.498.698.899.099.299.499.699.8100.0R2=0.89R2=0.88R2=0.99吸附孔孔比表面积占比/%51015202530354045R2=0.89R2=0.99渗流孔孔容占比/%渗流孔孔容占比渗流孔孔比表面积占比00.20.40.60.81.01.21.41.6渗流孔孔比表面积占比/%图 1 吸附孔、渗流孔孔隙结构参数变化Fig.1 Variations in the structural parameters of adsorption and seepage pores 表2不同变质煤的 Langmuir 吸附常数Table2Langmuiradsorptionconstantofcoalswithdifferentmetamorphicdegrees煤样镜质体反射率Rmax/%Langmuir体积VL/(cm3g1)Langmuir压力pL/MPa褐煤0.3811.024.83气煤0.8616.344.18肥煤1.2721.633.74焦煤1.6026.863.96贫煤2.3929.834.38无烟煤3.4933.195.00 024681012141651015202530瓦斯压力 p/MPa吸附体积 V/(cm3g1)褐煤气煤肥煤焦煤贫煤无烟煤图 2 不同变质煤的等温吸附曲线Fig.2 Isothermal adsorption curves of coals with different meta-morphic degrees 5101520253035pL/MPaVL/(cm3g1)Langmuir 体积 VLLangmuir 压力 pL3.63.84.04.24.44.64.85.05.2R2=0.88R2=0.9700.51.01.52.02.53.03.54.0Rmax/%图 3 Langmuir 吸附常数变化Fig.3 Variations in the Langmuir adsorption constant 4 煤田地质与勘探第 51 卷隙中最先释放到大裂隙中的瓦斯向外界环境膨胀做功所转化的能量，弱突出和强突出临界值指标分别为42.98 mJ/g 和 103.8 mJ/g。初始释放瓦斯膨胀能的大小主要由煤体瓦斯初始解吸特征控制，瓦斯压力越高，煤中游离瓦斯含量和初始气体解吸量越大，导致初始释放瓦斯膨胀能变大30。Yang Dingding 等31对比了突出前 10 s 的瓦斯膨胀能与累积瓦斯释放量的关系，进一步验证了游离瓦斯膨胀能是组成初始释放瓦斯膨胀能的主要能量。为了进一步探讨不同变质程度煤的瓦斯膨胀能与突出预测临界指标(瓦斯压力0.74 MPa、瓦斯含量8 m3/t)的对应关系，计算并绘制了不同变质程度煤在瓦斯压力为 0.74 MPa、瓦斯含量为 8 m3/t 时所对应的瓦斯膨胀能(表 3、图 5、图 6)。见表 3，不同变质程度煤在 8 m3/t 和 0.74 MPa 对应的总瓦斯膨胀能 W 不统一，8 m3/t 和 0.74 MPa 对应的总瓦斯膨胀能 W 分别是突出临界指标 42.98 mJ/g的 5488 倍和 820 倍；这与能量源能量耗散判定理 02468101214165 00010 00015 00020 000瓦斯压力 p/MPa吸附瓦斯膨胀能 W1/(mJg1)0.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.060煤中孔隙体积 V1/(cm3g1)5 00010 00015 00020 00025 000总瓦斯膨胀能 W/(mJg1)褐煤(Rmax=0.38%)气煤(Rmax=0.86%)肥煤(Rmax=1.27%)焦煤(Rmax=1.60%)贫煤(Rmax=2.39%)无烟煤(Rmax=3.49%)1 0002 0003 0004 0005 0006 0007 000游离瓦斯膨胀能 W2/(mJg1)0246810121416瓦斯压力 p/MPa(a)吸附瓦斯膨胀能(b)游离瓦斯膨胀能(c)煤中孔隙体积(d)总瓦斯膨胀能00.51.01.52.02.53.03.54.0Rmax/%0246810121416瓦斯压力 p/MPa图 4 不同变质程度煤的瓦斯膨胀能变化Fig.4 Variations in gas expansion energy of coals with different metamorphic degrees 表30.74MPa 与 8m3/t 下不同变质程度煤的瓦斯膨胀能Table3Gasexpansionenergyofcoalswithdifferentmetamorphicdegreesundergaspressureof0.74MPaandgascontentof8m3/t煤样Rmax/%8 m3/t0.74 MPaW/(mJg1)W/42.98W1/(mJg1)W1/42.98W2/(mJg1)W2/42.98W/(mJg1)W/42.98W1/(mJg1)W1/42.98W2/(mJg1)W2/42.98褐煤0.383 82088.882 613.3060.801 206.7028.083508.14277.596.4672.411.68气煤0.863 27076.082 809.6665.37460.3410.7151011.87478.9911.1431.010.72肥煤1.272 38655.511 935.3345.03450.6710.4971916.73690.2716.0628.730.67焦煤1.602 33054.211 934.9545.02395.059.1985019.78807.9518.8042.050.98贫煤2.392 33054.211 995.1946.42334.817.7987020.24826.5319.2343.471.01无烟煤3.492 38055.372 092.5548.69287.456.6986020.01819.3619.0640.640.95注：W/42.98、W1/42.98和W2/42.98分别为总瓦斯膨胀能W、吸附瓦斯膨胀能W1和游离瓦斯膨胀能W2与初始释放瓦斯膨胀能突出临界指标42.98 mJ/g的比值。第 10 期刘高峰等：不同变质煤的瓦斯膨胀能演化特征及其突出预测启示 5 论相符，即突出激发的必要条件是突出潜能要大于突出耗能34。图 5 显示，瓦斯含量为 8 m3/t 时，总瓦斯膨胀能W 以吸附瓦斯膨胀能 W1为主。Rmax1.6%时，总瓦斯膨胀能 W、吸附瓦斯膨胀能 W1与游离瓦斯膨胀能 W2随煤体变质程度升高减小趋势变缓。图 6 显示，瓦斯压力为 0.74 MPa 时，总瓦斯膨胀能 W 以吸附瓦斯膨胀能 W1为主。Rmax1.6%时，总瓦斯膨胀能 W、吸附瓦斯膨胀能W1与游离瓦斯膨胀能 W2的数值基本保持不变。图 6 进一步显示，0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀能 W2与初始释放瓦斯膨胀能突出临界指标 42.98 mJ/g的交点大致为 Rmax=0.6%和 Rmax=1.6%。Rmax1.6%时，0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀能 W2与 42.98 mJ/g 基本相等，为突出预测临界压力值采用 0.74 MPa 的准确性与合理性提供了科学依据。但是，当 Rmax为 0.6%1.6%阶段时，0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀 W2小于42.98 mJ/g，夸大了煤体所具备的突出潜能，这会使防突工作量加大；Rmax1.6%时，0.74 MPa 下的游离瓦斯膨胀能与初始释放瓦斯膨胀能 42.98 mJ/g 基本相等，表明瓦斯压力指标比瓦斯含量指标更敏感；当 Rmax为 0.6%1.6%时，0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀小于 42.98 mJ/g，夸大了煤体所具备的突出潜能。当 Rmax0.6%时，0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀能大于 42.98 mJ/g，会导致低指标突出灾害的发生。c.揭示了不同变质程度煤的瓦斯膨胀能演化特征及其对煤与瓦斯突出预测的影响，可为突出预测提供新的科学依据和方法借鉴。本次研究并未考虑煤体含水率、煤体结构等因素对瓦斯膨胀能的控制作用，需要进一步开展不同煤体含水率、不同构造变形煤的瓦斯膨胀能演化特征及其对煤与瓦斯突出预测的影响研究。参考文献(References)CHENG Yuanping，PAN Zhejun.Reservoir properties of1 5001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 000瓦斯膨胀能/(mJg1)8 m3/t 对应的游离瓦斯膨胀能 W28 m3/t 对应的吸附瓦斯膨胀能 W18 m3/t 对应的总瓦斯膨胀能 W1.600.51.01.52.02.53.03.54.0Rmax/%图 5 8 m3/t 对应瓦斯膨胀能随煤变质程度的变化Fig.5 Gas expansion energy under gas content of 8 m3/t vs.coalsmetamorphic degree 00.51.01.52.02.53.03.54.020304050607080 0.74 MPa 对应的游离瓦斯膨胀能 W2 0.74 MPa 对应的吸附瓦斯膨胀能 W1 0.74 MPa 对应的总瓦斯膨胀能 W42.98 mJ/g2003004005006007008009001 0001 1000.6吸附瓦斯膨胀能 W1/(mJg1),总瓦斯膨胀能 W/(mJg1)游离瓦斯膨胀能 W2/(mJg1)1.6Rmax/%图 6 0.74 MPa 对应瓦斯膨胀能随煤阶的变化Fig.6 Gas expansion energy under gas pressure of 0.74 MPa vs.coal rank 6 煤田地质与勘探第 51 卷Chinese tectonic coal：A reviewJ.Fuel，2020，260：116350.李希建，林柏泉.煤与瓦斯突出机理研究现状及分析J.煤田地质与勘探，2010，38(1)：713.LI Xijian，LIN Baiquan.Status of research and analysis on coaland gas outburst mechanismJ.Coal Geology&Exploration，2010，38(1)：713.2 HE Xueqiu，CHEN Wenxue，NIE Baisheng，et al.Classificationtechnique for danger classes of coal and gas outburst in deep coalminesJ.Safety Science，2010，48(2)：173178.3 郭德勇，胡杰，王彦凯.煤与瓦斯突出层次可拓预警技术及应用J.中国安全科学学报，2017，27(1)：8892.GUO Deyong，HU Jie，WANG Yankai.Coal and gas outburstearlywarning technology and application based on AHP and ex-tension theoryJ.China Safety Science Journal，2017，27(1)：8892.4 张子戌，刘高峰，吕闰生，等.基于模糊模式识别的煤与瓦斯突出区域预测J.煤炭学报，2007，32(6)：592595.ZHANG Zixu，LIU Gaofeng，LYU Runsheng，et al.Regionalforecast of coal and gas burst based on fuzzy patternrecognitionJ.Journal of China Coal Society，2007，32(6)：592595.5 徐刚，李树刚，马瑞峰.顺煤层剪切带煤与瓦斯突出机理分析J.煤田地质与勘探，2014，42(4)：1620.XU Gang，LI Shugang，MA Ruifeng.Analysis on coal and gasoutburst mechanism of beding shear zoneJ.Coal Geology&Exploration，2014，42(4)：1620.6 HODOT BB.Outburst of coal and coalbed gas(Chinese Transla-tion)M.Beijing：China Coal Industry Press，1966.7 王刚，武猛猛，王海洋，等.基于能量平衡模型的煤与瓦斯突出影响因素的灵敏度分析J.岩石力学与工程学报，2015，34(2)：238248.WANG Gang，WU Mengmeng，WANG Haiyang，et al.Sensitiv-ity analysis of factors affecting coal and gas outburst based on aenergy equilibrium modelJ.Chinese Journal of Rock Mechan-ics and Engineering，2015，34(2)：238248.8 吕闰生，金毅，刘高峰.中高煤阶煤储层水力压裂消突能量耗散特性J.采矿与安全工程学报，2017，34(5)：10151020.LYU Runsheng，JIN Yi，LIU Gaofeng.Energy dissipation char-acteristics of eliminating outburst using hydraulic fracture formediumhigh rank coal reservoirsJ.Journal of Mining&SafetyEngineering，2017，34(5)：10151020.9 王刚，程卫民，谢军，等.瓦斯含量在突出过程中的作用分析J.煤炭学报，2011，36(3)：429434.WANG Gang，CHENG Weimin，XIE Jun，et al.Analysis of thegas content in the coal and gas outburstJ.Journal of China CoalSociety，2011，36(3)：429434.10 何学秋，周广来，刘贞堂.含瓦斯煤突出的能量耗散过程及非接触预测J.煤炭科学技术，1993，21(12)：1821.HE Xueqiu，ZHOU Guanglai，LIU Zhentang.Energy releasingprocess and noncontact prediction of coal and gas outburstJ.Coal Science and Technology，1993，21(12)：1821.11 WANG Zhenyang，CHENG Yuanping，WANG Liang，et al.Analysis of pulverized tectonic coal gas expansion energy in un-derground mines and its influence on the environmentJ.Envir-12onmental Science and Pollution Research，2019，27(2)：15081520.王汉鹏，张冰，袁亮，等.吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响与能量分析J.岩石力学与工程学报，2017，36(10)：24492456.WANG Hanpeng，ZHANG Bing，YUAN Liang，et al.Influenceof adsorption gas content on coal and gas outburst and energyanalysisJ.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2017，36(10)：24492456.13 JIN Kan，CHENG Yuanping，REN Ting，et al.Experimental in-vestigation on the formation and transport mechanism of out-burst coalgas flow：Implications for the role of gas desorption inthe development stage of outburstJ.International Journal ofCoal Geology，2018，194：4558.14 TAO Shu，CHEN Shida，PAN Zhejun.Current status，challenges，and policy suggestions for coalbed methane industry develop-ment in China：A reviewJ.Energy Science&Engineering，2019，7(4)：10591074.15 REN Jiangang，SONG Zhimin，LI Bing，et al.Structure featureand evolution mechanism of pores in different metamorphic de-grees and deformation coalsJ.Fuel，2021，283：119292.16 刘高峰，张子戌，张小东，等.气肥煤与焦煤的孔隙分布规律及其吸附解吸特征J.岩石力学与工程学报，2009，28(8)：15871592.LIU Gaofeng，ZHANG Zixu，ZHANG Xiaodong，et al.Pore dis-tribution regularity and absorptiondesorption characteristics ofgas coal and coking coalJ.Chinese Journal of Rock Mechanicsand Engineering，2009，28(8)：15871592.17 魏风清，史广山，张铁岗.基于瓦斯膨胀能的煤与瓦斯突出预测指标研究J.煤炭学报，2010，35(Sup.1)：9599.WEI Fengqing，SHI Guangshan，ZHANG Tiegang.Study on coaland gas outburst prediction indexes base on gas expansion en-ergyJ.Journal of China Coal Society，2010，35(Sup.1)：9599.18 LIU Aihua，FU Xuehai，WANG Kexin，et al.Investigation ofcoalbed methane potential in lowrank coal reservoirsFree andsoluble gas contentsJ.Fuel，2013，112：1422.19 MOORE T A.Coalbed methane：A reviewJ.InternationalJournal of Coal Geology，2012，101：3681.20 YAO Yanbin，LIU Dameng，TANG Dazhen，et al.Fractal char-acterization of adsorptionpores of coals from North China：Aninvestigation on CH4 adsorption capacity of coalsJ.Internation-al Journal of Coal Geology，2008，73(1)：2742.21 YAO Yanbin，LIU Dameng，TANG Dazhen，et al.Fractal char-acterization of seepagepores of coals from China：An investiga-tion on permeability of coalsJ.Computers&Geosciences，2009，35(6)：11591166.22 钟玲文，张慧，员争荣，等.煤的比表面积、孔体积及其对煤吸附能力的影响J.煤田地质与勘探，2002，30(3)：2629.ZHONG Lingwen，ZHANG Hui，YUAN Zhengrong，et al.Influ-ence of specific pore area and pore volume of coal on adsorptioncapacityJ.Coal Geology&Exploration，2002，30(3)：2629.23 钟玲文，张新民.煤的吸附能力与其煤化程度和煤岩组成间的关系J.煤田地质与勘探，1990(4)：2936.ZHONG Lingwen，ZHANG Xinmin.The relationship between24第 10 期刘高峰等：不同变质煤的瓦斯膨胀能演化特征及其突出预测启示 7 the adsorption capacity of coal and its degree of metamorphismand different macrolithotypeJ.Coal Geology&Exploration，1990(4)：2936.CAI Yidong，LI Qian，LIU Dameng，et al.Insights into matrixcompressibility of coals by mercury intrusion porosimetry and N2adsorptionJ.Internation