温度对煤吸附甲烷的影响研究进展

我国煤层气资源丰富,但是在煤炭开采过程中大量低浓度煤层气的排空,致使其综合利用率偏低。煤对甲烷的吸附受多种因素制约,其中温度对其影响争议较大,主要原因在于对温度的影响认识不清,尤其是温度压力综合效应以及低温状态下(T0℃)的影响。文章根据不同温度下甲烷的吸附特征,综合论述了温度对煤吸附甲烷的解吸特征、吸附热、孔隙扩散和吸附理论模型等方面的影响规律,温度的研究范围主要集中在10~80℃,对于低温条件下的吸附特征,文献中鲜有报导。为更进一步认识温度的影响规律,有必要扩展温度的研究范围,探索低温条件下甲烷的吸附特性,为现有煤层气浓缩技术提供新的研究思路。     

彬长低阶煤高瓦斯矿区瓦斯地质及其涌出特征

针对近年来低煤阶煤矿区高瓦斯矿井数量增多,但瓦斯赋存规律及涌出特征知之甚少的问题,以陕西省黄陇煤田彬长矿区为例,依据勘查阶段和煤矿生产过程中测试的瓦斯参数及抽采数据,总结分析低煤阶煤矿区矿井瓦斯参数及瓦斯富集规律,讨论地质因素对低煤阶煤矿区瓦斯涌出特征的影响及其机理。研究表明,低阶煤煤化程度低,孔隙度较高,游离气含量高,煤层透气性好,瓦斯富集规律和涌出特征明显区别于中、高阶煤。彬长矿区发育大佛寺瓦斯富集区、小庄-亭南瓦斯富集区、胡家河瓦斯富集区3个瓦斯富集区。地质构造是控制低煤阶煤矿区矿井瓦斯富集的主要因素,煤质特征决定了低煤阶矿区瓦斯赋存状态。瓦斯涌出量同时受控于开采层瓦斯含量、煤厚、煤层底板标高、地质构造等地质因素。开采煤层原位瓦斯含量越高,煤层厚度越大,煤层底板标高越大,回采工作面瓦斯涌出量越大。褶曲翼部瓦斯涌出量明显要大于向斜轴部宽缓区域,翼部地层倾角越大,回采工作面瓦斯涌出量越大,褶曲对煤层倾角的影响控制了低阶煤瓦斯涌出特征。断层附近受游离气含量的影响,易造成回采工作面瓦斯涌出量突然增大。综采放顶煤采煤工艺在显著提高煤炭产量的同时,也造成了近年来低煤阶煤矿区高瓦斯矿井数量增多。     

彬长矿区胡家河煤矿瓦斯赋存特征及其地质控制

依据地质勘探、瓦斯参数测试及井下采掘资料,从地质构造、煤层顶底板岩性、煤层埋深、上覆基岩厚度、煤层厚度及煤层冲刷带等方面,综合分析了胡家河煤矿瓦斯赋存的地质控制因素。研究表明,胡家河煤矿干燥无灰基瓦斯含量在0.02～5.71 m~3/t之间,平均2.87 m~3/t,瓦斯相对富集带主要分布在煤矿北部和南部,瓦斯分带主要以氮气-甲烷带为主。但是,由于采用放顶煤开采工艺,该矿投产以来历年均被鉴定为高瓦斯矿井。该矿瓦斯分布在区域上主要受控于地质构造,在背斜和向斜翼部地带容易形成岩性封闭;煤层上覆有效基岩厚度及煤层厚度越大,越有利于瓦斯相对富集;煤层冲刷带对煤层瓦斯含量影响不明显,但是煤层冲刷带砂岩中含有大量游离态瓦斯气体,在煤炭开采过程中易造成瓦斯涌出量增大,采掘经过时应加以防范。     

不同变质成因无烟煤孔隙特征及其对瓦斯突出的影响

 煤的孔隙特征是影响瓦斯突出的重要因素。本文对三种不同变质成因的无烟煤进行了低温液氮吸附实验,分析了不同变质成因无烟煤的孔隙特征。提出了无烟煤低温液氮脱附回线区别于烟煤的新的类型。实验结果表明无烟煤的孔隙主要以微孔为主,孔隙类型主要为狭窄的缝形孔。深成变质作用无烟煤的孔隙结构要比区域岩浆热变质作用无烟煤的孔隙结构复杂且易发生瓦斯突出。     

新疆艾矿主焦中煤破碎再选研究

为了充分利用稀缺的主焦煤资源,进一步提高精煤回收率,以新疆艾矿选煤厂主焦中煤为原料进行了破碎再选的研究。通过对原料进行筛分分析后确定主导粒级,并对主导粒级进行破碎分级,然后对+0.5 mm煤样进行大浮沉试验,分析、判断重选的可行性,对-0.5 mm煤样进行小筛分试验、实验室单元浮选试验,分析、判断浮选的可行性。     

不同化学预处理对神府煤粉孔隙结构特征的影响

为给制备煤基纳米复合材料提供参考,对利用酸脱灰、碱脱腐植酸、空气氧化3种化学预处理方法制备的神府脱灰煤样、脱灰脱腐植酸煤样和脱灰氧化煤样,采用低温液氮吸附试验对各煤样的孔隙结构特征进行了研究.结果表明:酸脱灰、碱脱腐植酸、空气氧化处理对煤粉的孔径分布有明显影响,化学预处理后煤粉的总孔容和比表面积均减小,平均孔径增大,各孔径段孔隙数量减少,其中微孔数量减少最为明显.化学预处理过程对煤样的孔隙类型影响较小,原煤样和预处理煤样均以一端封闭的不透气性孔为主.神府煤粉经过以上3种化学方法处理后,其比表面积和孔体积分形维数均减小,孔隙结构特征得以改善,煤粉孔隙系统复杂程度降低,更适合作为制备煤基功能复合材料的基体.     

下沟煤矿4煤瓦斯地质赋存及涌出量影响因素分析

从地质构造、煤层埋深、上覆基岩厚度及煤层顶底板岩性分析了控制下沟煤矿4煤瓦斯赋存及其涌出量的主要地质因素。分析结果表明,在单斜区域瓦斯含量较高,在河岸单斜下盘瓦斯含量较小;瓦斯含量与煤层埋藏深度和上覆基岩基本上呈正相关关系;瓦斯含量与煤层顶底板泥岩厚度关系密切。煤层原始瓦斯含量越高、开采深度越大,下沟煤矿瓦斯涌出量越高,煤矿南部单斜构造区域瓦斯涌出量明显高于其他区域。     

煤的等温吸附-解吸实验及其精确拟合

针对当前产业界面临的对煤层气解吸机理研究不足的现状,开展了６组煤样的甲烷气体的等温吸附/解吸实验。结果表明,煤层气的解吸过程略微滞后于吸附过程,同一煤样的等温解吸曲线与等温吸附曲线存在一个匮乏压力下的残余吸附量;通过对实验数据的分析,建立了降压条件下煤层气解吸作用的精确拟合方程。     

煤层气解吸滞后特征分析

通过对不同变质程度的煤进行不同温度点的等温和吸附/解吸的实验,综合分析认为,煤层气在降压解吸过程中,随着压力的降低和煤阶提高,解吸滞后特征显著,温度增大解吸滞后现象不显著。不同变质程度煤的分子构成和孔隙结构导致了煤的物性差异,这是煤层气降压解吸滞后与升温解吸滞后差异的主要原因。实践中,在煤层气井排采后期,用升温解吸技术促进残余气解吸是提高煤层气采出率的重要途径。     

高、低煤阶煤中宏观煤岩组分孔隙特征研究

为了研究高、低煤阶煤中不同宏观煤岩组分孔隙结构特征,在煤层气勘探开发有利区采取了低阶煤和高阶煤两种不同变质阶段煤岩样品,人工对煤岩中镜煤和暗煤进行了分离,采用氦孔隙度、液氮吸附、扫描电镜实验分别对两种煤类宏观煤岩组分孔隙结构特征进行了测试。研究结果表明高阶煤氦孔隙度高于低阶煤,镜煤的氦孔隙度要高于暗煤。高阶煤各煤岩组分的比表面积明显大于低阶煤,暗煤的比表面积明显大于镜煤。高变质煤宏观煤岩组分较低变质煤微孔隙发育,同种变质程度煤暗煤组分微孔隙较镜煤组分发育。煤的孔隙度、孔隙结构及孔隙形态受控于煤化作用。