软硬煤的吸附势特性研究

采用吸附试验对软硬煤的吸附势特性进行了研究,结果表明:无论对于软煤还是硬煤,同一吸附平衡压力下,温度越低,煤对瓦斯吸附量越大;吸附势曲线与温度无关,软煤的吸附势能大于硬煤的吸附势能;同一吸附势能,软煤的吸附空间大于硬煤的吸附空间;吸附势能和吸附空间可采用ε=-alnω+b表示。     

软硬煤的瓦斯扩散系数研究

为掌握软硬煤的瓦斯扩散规律,采用自研的瓦斯吸附解吸实验装置对不同吸附平衡压力条件下的软硬煤瓦斯扩散系数进行测试。结果表明:吸附平衡压力越大,煤的瓦斯扩散量越大,煤的瓦斯扩散量与时间满足幂函数的关系;煤的瓦斯扩散率随吸附平衡压力的增大而减小;在同一吸附平衡压力下,软煤的瓦斯扩散率大于硬煤;软煤的瓦斯扩散系数大于硬煤,煤的瓦斯扩散系数与吸附平衡压力满足幂指数的函数关系。     

软硬煤二元气体竞争吸附差异性研究北大核心

同一煤层软煤和硬煤物性参数特征不同,导致其对气体吸附行为存在差异。基于实验室测试模拟的方法,测试软硬煤体物性参数的差异性,搭建二元气体竞争吸附实验平台,研究软、硬煤体CO2和CH4竞争吸附特性规律。结果表明:除坚固性系数f值外,软硬煤基本参数相近,软煤微孔体积及孔表面积大于硬煤;单组分等温吸附,软煤吸附量大于硬煤,对CO2吸附量大于CH4,过程呈先增加后平缓趋势;煤对单一组分的CO2的吸附量最大,对CH4的吸附量最小,煤对CO2+CH42种混合气体总吸附量介于两者之间;随着吸附平衡压力增加,煤对混合气体的吸附曲线会逐渐远离煤对单一组分的CH4的吸附曲线,而不断接近CO2的吸附曲线。     

软硬煤二元气体竞争吸附差异性研究

同一煤层软煤和硬煤物性参数特征不同,导致其对气体吸附行为存在差异。基于实验室测试模拟的方法,测试软硬煤体物性参数的差异性,搭建二元气体竞争吸附实验平台,研究软、硬煤体CO_2和CH_4竞争吸附特性规律。结果表明:除坚固性系数f值外,软硬煤基本参数相近,软煤微孔体积及孔表面积大于硬煤;单组分等温吸附,软煤吸附量大于硬煤,对CO_2吸附量大于CH_4,过程呈先增加后平缓趋势;煤对单一组分的CO_2的吸附量最大,对CH_4的吸附量最小,煤对CO_2+CH_42种混合气体总吸附量介于两者之间;随着吸附平衡压力增加,煤对混合气体的吸附曲线会逐渐远离煤对单一组分的CH_4的吸附曲线,而不断接近CO_2的吸附曲线。     

不同变质程度的软硬煤瓦斯解吸规律研究

采用自制的吸附/解吸实验装置对不同变质程度的软硬煤进行了瓦斯解吸实验,结果表明:软煤的吸附能力大于硬煤的吸附能力;同一吸附平衡压力下,软煤的解吸量大于硬煤的解吸量,且随着变质程度的增加,煤的瓦斯解吸量逐渐增大;解吸量与时间之间的关系可采用孙重旭式进行表示。为准确测定煤层瓦斯含量,预测煤与瓦斯突出等奠定理论基础。     

基于COMSOL模拟的无烟煤合理吸附平衡时间研究

为研究《煤的甲烷吸附量测定方法(高压容量法)》(MT/T752-1997)标准中测试瓦斯吸附常数的吸附平衡时间(第1个点吸附平衡7 h,当压力大于0.5 MPa后每个压力点吸附平衡4h)是否能够使吸附能力强的无烟煤真正达到吸附平衡,通过COMSOL软件建立模型,模拟瓦斯在煤内的吸附扩散过程,从而研究无烟煤达到吸附平衡所需时间。研究表明,对于无烟煤,标准中规定的吸附平衡4 h并不足以使瓦斯完全吸附在煤的孔隙中,测试无烟煤的瓦斯吸附常数时,应延长其吸附平衡时间。对同一种煤(无烟煤)的软煤和硬煤,软煤的孔隙比硬煤发达,瓦斯若要进入更小的微孔隙内,分子扩散阻力越来越大,所需平衡时间越来越长,因此,在同一吸附压力下,软煤达到吸附平衡的时间比硬煤长。     

钻屑解吸指标(Δh2)与吸附平衡压力的关系研究

钻屑解吸指标(Δh_2)与煤与瓦斯突出的危险性紧密相关,为定量得出钻屑解吸指标(Δh_2)与吸附平衡压力的关系,采用解吸实验装置对软硬煤的解吸规律进行了定量研究。结果表明:吸附平衡压力越大,解吸量越大;同一吸附平衡压力下,软煤的瓦斯解吸量大于硬煤的瓦斯解吸量;软煤的钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)大于硬煤的钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2),钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)随着吸附平衡压力的增加而增加,钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)与吸附平衡压力满足指数函数关系,为防治煤与瓦斯突出提供了理论指导。     

软硬煤瓦斯扩散特性及差异性研究

为了弄清软硬煤瓦斯扩散特性的差异性,采用吸附解吸实验装置对软硬煤的瓦斯扩散特性进行测试,结果表明:软煤的瓦斯极限吸附量大于硬煤的瓦斯极限吸附量;软硬煤的瓦斯扩散量随着时间的增加而增加,软煤的瓦斯扩散量大于硬煤的瓦斯扩散量;软硬煤的瓦斯扩散率随着时间的增加而增加,但增加的梯度逐渐减小,软煤的瓦斯扩散率大于硬煤的瓦斯扩散率;软硬煤的瓦斯扩散系数随着时间的增加而减小,在扩散的前期软硬煤扩散系数减小幅度最大,随着时间的延长,扩散系数减小幅度逐渐减小;软煤扩散系数的衰减速度大于硬煤瓦斯扩散系数的衰减速度,软煤的瓦斯扩散系数大于硬煤的瓦斯扩散系数,研究结果为煤层瓦斯防治提供理论指导。     

不同粒度软煤与硬煤吸附性能差异性研究

为了研究不同粒度软硬煤的吸附性能差异,进行实验室模拟实验,采用高压容量法测定不同粒度软硬煤的吸附量和吸附常数,拟合出吸附等温曲线,分析了软硬煤的吸附性能差异性随粒度的变化规律。结果表明:随着粒度的减小软硬煤吸附常数a值均增大,增大的趋势随着粒度的减小而减小。软煤在0.1 mm的粒度达到最大吸附量,而硬煤却在0.20~0.25 mm粒度时产生最大吸附量。粒度1~3 mm软煤的吸附等温曲线始终在硬煤之上,当粒度为0.20~0.25 mm和0.1 mm时硬煤和软煤的吸附等温线有1个交点,硬煤的吸附量反超了软煤。比较软硬煤吸附差值,发现随着粒度的减小,软硬煤吸附量差距减小。     

煤层吸附解吸规律及局部突出预测敏感指标研究

以大宁煤矿3号煤层为背景,研究了3号煤层软、硬煤的吸附解吸规律,同时对软煤、硬煤的突出预测敏感指标进行了实验室测定和现场验证。研究结论为:相同条件下,煤样的解吸量随着吸附平衡压力的升高而增大,而且软煤的初期解吸量比硬煤大,初期解吸的速度也比硬煤快;钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1值随着瓦斯吸附平衡压力的升高而增大,钻屑瓦斯解吸指标K1比Δh2可靠性更高。