我国煤层气储层具有高储存量,低渗透性的特点。为了研究静电场作用对煤样吸附/解吸的抑制与促进机理,探寻煤层增透技术,搭建了静电场煤瓦斯吸附/解吸实验平台,测定了不同静电场强度下的瓦斯吸附等温线、瓦斯解吸量及解吸速度,寻找煤吸附解吸优势场强,并确定吸附、解吸及静电场三者之间的内在联系,从电极化、热力学和孔裂隙三个方面探索静电场对煤样的作用机理。研究表明:(1)煤样瓦斯吸附量与静电场场强密切相关。实验结果表明:煤样在静电场下的吸附符合朗格缪尔吸附,且瓦斯吸附量受到电场强度的影响:电场强度为60kV/m时吸附量最大,未加电场的吸附量次之,电场强度为90kV/m时的吸附量较未加电场时小,电场强度为30kV/m吸附量最小。(2)煤样瓦斯吸附静电场优势场强为60kV/m。计算不同场强下朗格缪尔极限吸附量和吸附热,结果表明随场强的增大,煤样对瓦斯的吸附能力先增大再减小,呈抛物线形式,在电场强度为60kV/m时煤对瓦斯的吸附能力最大。(3)煤样瓦斯解吸静电场优势场强为60kV/m。比较不同静电场下瓦斯解吸速度有如下规律:电场强度为60kV/m时解吸速度较电场强度为90kV/m时的大,30kV/m时的解吸速度仅次于90kV/m的解吸速度,未加电场时的解吸速度最小。不同电场下解吸量也显现出同样的规律。同时,解吸过程的前40s内解吸速度衰减较快,随后解吸速度趋于稳定。(4)在优势场强下静电场可以提高瓦斯解吸速度。优势场强条件下,仅在解吸过程施加静电场时瓦斯解吸速度大于吸附和解吸过程均不施加静电场时的解吸速度。仅在吸附阶段施加静电场时的瓦斯解吸速度明显大于仅在解吸阶段施加静电场时的解吸速度。吸附解吸全程施加静电场时的解吸速度最大。因此,静电场在增强瓦斯吸附能力的基础上会进一步提高瓦斯解吸速度。(5)揭示了静电场作用下瓦斯吸附促进与抑制机理。随电场强度的增加瓦斯吸附量具有先降低再增大的趋势呈抛物线形式,分析其机理是:电场强度较小时,煤基质表面的极性基团发生转向极化,造成吸附质分子相对应的“吸附位”减少,从而使煤对瓦斯的吸附能力降低;随着电场强度的增大,引起极化作用的增强,使煤和瓦斯分子的吸引力增大,从而使煤对瓦斯分子吸附能力的增强,吸附量增加。当电场强度过大时,煤体电负性增加较大,造成煤瓦斯吸附热减小,煤瓦斯分子吸附势阱变浅,瓦斯吸附量又降低。(6)揭示了静电场作用下瓦斯解吸促进与抑制机理。静电场可以促进煤样中瓦斯的解吸过程,分析其机理为:静电场增强了煤样对瓦斯的吸附能力,提高了煤样解吸时瓦斯的压力梯度,增大了解吸时的动力。另一方面,静电场使煤样空裂隙连通性增强,降低了瓦斯在煤样内部的运移阻力,两者综合作用促进了瓦斯的解吸过程。