近期,安徽省优秀研究生导师团队(深部开采瓦斯动力灾害防治团队)建设成果显著,团队3项前沿成果发表在《煤炭学报》2025年新锐科学家专题(第2期)、第3期及《煤炭科学技术》第3期,研究主要涵盖了瓦斯-粉尘的协同治理、煤层瓦斯含量精准测定、废弃矿井瓦斯资源评估三个研究领域,标志着该团队在我国煤炭安全领域研究取得突破性进展。
成果一:岳基伟,李文琪,王辰,石必明(通讯作者),尚政杰,申晓静,娄振,郑梦浩,李永鹏,梁跃辉,李阳.十二烷基型表面活性剂亲水基团对含瓦斯煤润湿的调控行为及机制[J].煤炭学报,2025,50(2):970-984. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.2024.1174
瓦斯和煤尘是制约煤矿安全生产、危害矿工生命健康的两大杀手。煤层注水被广泛用于煤尘防治和瓦斯治理。聚焦于高瓦斯煤层中瓦斯严重干扰着水分对煤体的润湿,导致含瓦斯煤润湿效果差的问题展开了研究。基于C12H25-[HG]溶液与瓦斯之间的表面张力、与含瓦斯煤之间的接触角、界面能,C12H25-[HG]溶液及纯水浸润煤样后官能团的演化规律,疏水位点与水分子的电势差,阐释了-OH、-COOH、-SO3H亲水基团对含瓦斯煤润湿调控效果逐渐增加的原因,在水中引入-SO3H亲水基团有利于提高含瓦斯煤的润湿性;构建了C12H25-[HG]溶液与含瓦斯煤微观分子结构模型,获得了亲水基团与水分子中氧原子、疏水基团与煤分子之间的径向分布函数及配位数,以及水分子和甲烷分子的扩散系数,揭示了亲水基团对含瓦斯煤润湿的调控机制。

《十二烷基型表面活性剂亲水基团对含瓦斯煤润湿的调控行为及机制》选图
成果二:梁跃辉,石必明,岳基伟(通讯作者),钟珍,韩奇峻,张铖铖,彭杰,张海卿,梅文强.带压环境下煤体瓦斯解吸特性及模型[J].煤炭学报,2025,50(3):1568−1581. doi:10.13225/j.cnki.jccs.2024.0935
煤层瓦斯含量是矿井瓦斯防治的一个关键技术参数,在直接测定煤层瓦斯含量取样过程中,由于钻孔内风压的存在,煤样在钻孔内瓦斯解吸处于带压环境。然而,目前煤样在钻孔内的瓦斯损失量是基于常压环境下瓦斯解吸量进行推算的,其造成煤层瓦斯含量测定不准确。基于此,开发了一套带压环境下煤体瓦斯解吸实验平台,探究了煤样在正压和变压环境下瓦斯解吸量、解吸率、扩散系数的演化规律,构建了带压环境下煤体瓦斯解吸模型,采用有限元分析软件数值解算了扩散系数方程。研究表明,带压环境煤体瓦斯解吸模型计算的损失量更接近于实验测试的瓦斯解吸量,然而传统法(
法和幂函数法)推算的瓦斯损失量远远偏离实验测试的瓦斯解吸量;传统法需要测定常压环境下瓦斯解吸量,才能间接推算瓦斯损失量,而带压环境下煤体瓦斯解吸模型依据取样风压、瓦斯压力及取样时间,可直接获得煤样的瓦斯损失量;研究结果为瓦斯损失量的准确推算及煤层瓦斯灾害防治奠定理论基础。

《带压环境下煤体瓦斯解吸特性及模型》选图
成果三:陶雪峰,石必明(通讯作者),岳基伟,梁跃辉,钟珍,张海卿,梅文强,薛勇林,彭杰,张铖铖.废弃矿井可采煤层群瓦斯资源特征及其应用[J].煤炭科学技术,2025,53(3):160−172. doi:10.12438/cst.2024-1793
废弃矿井瓦斯资源开发利用对当前社会发展具有现实意义,针对废弃矿井瓦斯资源量的评估,通过分析废弃矿井瓦斯的储集空间和含量特征,发现邻近上下采空区覆岩垮落裂隙空间分布形态近似2个“上下串联梯形体”;构建了“先固后气−双源分步”理念(首先分水平、分块段预测剩余煤炭资源量和可采煤炭储量;其次利用分水平、分块段的煤炭资源量结合煤层瓦斯含量,预测瓦斯资源量)的废弃矿井瓦斯资源量评估模型和方法。对淮南潘一矿废弃矿井13个可采煤层进行了剩余煤炭资源量、可采煤炭储量和瓦斯资源量的分水平、分块段的评估,采空区游离瓦斯资源量采用瓦斯卸压运移“新三带”理论,获得了13–1煤层部分采空区工作面的采空区、垮落带、导气裂隙带的游离态瓦斯资源量,研究成果为废弃矿井瓦斯资源利用提供方向。

《废弃矿井可采煤层群瓦斯资源特征及其应用》选图