摘要： 为探究CO₂突出煤体吸附特性及突出致灾规律，以CO₂突出严重的甘肃窑街矿区金河煤矿为研究对象，采用理论分析、实验室测试与物理实验模拟相结合的方法，系统研究了CO₂的吸附特性与突出发生规律。开展5种不同比例CH₄/CO₂混合气体的等温吸附试验，分析了突出煤体中CO₂的适用吸附模型；通过3种压力下的CO₂动力效应模拟试验，揭示了CO₂突出后的致灾规律。研究结果表明：Langmuir模型不适用于描述CO₂在煤体中的吸附行为，基于微孔填充理论的D-A模型对CO₂吸附的拟合效果最优；当CO₂摩尔分数增加时，考虑表面非均质性的扩展L-F模型能更好地预测混合气体吸附量变化趋势。CO₂突出的临界压力为0.542 MPa，其压力随时间的变化关系可由幂函数P=a·tⁱ描述。突出后两相流以悬浮流、栓流、沙丘流及分层流等不稳定流动形式在巷道中传播，相对突出强度与瓦斯压力呈正相关；主巷道内煤粉质量分布呈现“中部高、两端低”的特征，回风巷的突出煤粉质量大于进风巷。瓦斯内能是突出发生的主要能量来源，包括吸附瓦斯解吸内能与游离瓦斯内能，其中CO₂吸附瓦斯体积采用D-A模型计算;大部分瓦斯内能用于煤体破碎，且瓦斯压力越大，煤体破碎程度越高，仅少部分能量用于煤体的抛出。这些研究成果进一步丰富了CO₂突出灾害防治的基础理论，为CO₂突出灾害防控提供科学指导。

关键词: CO₂突出煤体, 吸附特性, 突出实验, 致灾规律

中图分类号: 

• TD 712