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煤层瓦斯含量是煤层气资源勘探、煤层气资源评价与开发、煤层瓦斯突出危险性预测、矿井通风设计、矿井瓦斯防治等最基本最重要的参数,因此煤层瓦斯含量的准确测量具有重大意义。目前广泛使用的煤层瓦斯含量测定方法为直接法,其中瓦斯损失量的计算是通过瓦斯解吸吸附规律的推算得出,受环境条件以及煤体性质的影响较大,易使得煤层瓦斯含量的测定不准确,因此提出了煤体冰冻取样测定煤层瓦斯含量技术。煤体冰冻取样技术,为煤样创造了“低温保压”的环境条件,用低温来抑制取样过程中煤的瓦斯解吸过程,极大地减少了瓦斯损失量,使所得的煤层瓦斯含量更加准确,可信度更高。文章依托煤体的冰冻取样技术研究,通过正交实验对比研究多因素条件下煤的瓦斯解吸规律,对煤样粒径、温度、压力、水分、成型压力等五个因素进行敏感性分析与回归分析,分析五个因素对煤体瓦斯解吸能力的影响情况,说明煤体冰冻取样技术的使用能够实现对煤体瓦斯解吸的抑制,验证了煤体冰冻取样技术的合理性与可行性。同时基于典型的煤岩体冰冻取样器的结构以及工作原理,通过软件COMSOL Multiphysics模拟冰冻取样器工作时,电子制冷条件下煤芯温度场变化和冷冻速率、相变冷源液氮冷冻时的相变情况,探究典型冰冻取样器结构的可行性与合理性,并根据数值模拟结果对冰冻取样器的结构以及边界条件进行改进,提出更符合实际工程应用的冷冻取样器结构,为后续冰冻取样模具的设计与改进打下坚实的基础,促进煤体冰冻取样技术的前进与发展。本文得到的主要成果如下:(1)煤样粒径、温度、压力、水分、成型压力对煤体瓦斯解吸能力的敏感性大小为:C(压力)>B(温度)>A(粒径)>D(水分)>E(成型压力);(2)五个因素的多元二次回归方程式,能够表现煤体的瓦斯解吸能力随各因素变化的趋势,但无法表现极限粒径以及极限水分的影响情况,煤体成型压力对于煤体瓦斯解吸能力的影响情况,需要通过后续的实验研究进行验证;(3)煤体冰冻取样技术具有合理性与可行性;(4)煤芯温度随着冷冻时间的增加逐渐降低,煤芯内部各点温度随径向坐标r的减小而增大,电子制冷温度越低,冷冻速度越快;(5)相变冷源对于煤芯的冷冻效果优于电子制冷;(6)煤芯侧面底部的冷冻宽度在一定范围内增大时,氮气对冷冻区域的阻塞作用越小,液氮的冷冻效率越高,当冷冻宽度超过一定的范围时,氮气对冷冻区域的阻塞作用反而会增大;(7)制冷剂为液氮时,典型结构煤岩体冰冻取样器的可行性较低;(8)改进结构的煤体冰冻取样器能够提升液氮的冷冻效率,降低液氮的消耗速率,和典型结构相比有更好的煤芯冷冻效果。