[发明专利]一种基于瓦斯反常扩散模型的损失瓦斯量计算方法

权利要求书

1.一种基于瓦斯反常扩散模型的损失瓦斯量计算方法，其特征在于：根据分形动力学理论，建立瓦斯反常扩散数学模型，提出一种基于该模型的损失瓦斯量计算方法；该方法具体步骤为：

I、按照瓦斯含量测试办法进行相关扩散量的测试，计算测试区域煤层的分形维数、极限瓦斯扩散量基础参数，利用公式(1)计算极限瓦斯扩散量；

式中：M_∞——极限瓦斯扩散量，cm³；

a、b——样品的吸附常数；

P₀——设定的吸附平衡压力，MPa；

M、A——分别为样品的水分和灰分含量，％；

P_a——进行解吸扩散时测定环境的大气压力，MPa。

II、利用公式(2)计算不同时间对应的扩散系数；

式中：r₀为用于测试的颗粒煤的平均粒径，m；

t为扩散时间，s；

M_t为t时刻的瓦斯扩散量，cm³/g，通过解吸扩散实验直接测得；

M_∞为设定实验条件下颗粒煤的极限瓦斯扩散量，cm³/g，通过(1)式计算获得。

III、利用公式(3)对扩散系数数据进行拟合，从幂数式、对数式及指数式中选择最为适用的函数，获得扩散系数随时间衰减关系；

IV、将公式(3)的拟合结果带入公式(4)，并对瓦斯含量测试过程中的扩散量数据进行拟合，从而获得扩散时间与扩散量之间的关系式；

式中：Q为扩散时间为t时的累计瓦斯扩散，cm³/g；

Q_∞为扩散时间t→∞时的极限累计瓦斯扩散，cm³/g；

d_fz为构造煤颗粒的孔隙分形维数，2＜d_fz＜3；

d_w为甲烷在构造煤分形孔隙中扩散轨迹的分形维数，2＜d_w＜3；

μ_n为Bessel函数J_-α(z)的整数根；

r_c为构造煤颗粒平均半径，m；

t为扩散时间，s；

V、利用扩散时间与扩散量之间的关系式计算煤样暴露时间内的瓦斯扩散量，即为损失瓦斯量。