红外作用下煤对CO_2吸附/解吸能量变化规律

煤层气(CBM)吸附/解吸过程实际是气体分子在游离态与吸附态之间相互转化的过程,分子运动过程中必然伴随有能量的变化,所以研究煤对CO_2吸附/解吸过程中的能量变化对研究煤层气运移规律有重要意义。本试验利用自行设计研制的红外作用等温吸附/解吸仿真试验仪,对不同红外功率下煤对CO_2吸附解吸特性进行了试验研究,并且运用吸附/解吸过程中能量计算相关理论,得到该试验条件下吸附/解吸过程中能量变化规律。研究表明,红外作用下煤对CO_2吸附/解吸效率能够从能量角度进行解释,吸附/解吸状态的自由能受红外功率与压力共同影响,与红外作用下煤对CO_2吸附/解吸的试验结果一致;不同红外功率的吸附特性曲线变化趋势基本一致,均满足3次幂函数拟合关系,拟合度较高,R~2均在94%以上。     

颗粒煤和原煤瓦斯解吸特性差异实验研究

利用自主研发的高压变温吸附解吸实验装置,进行了颗粒煤和原煤在不同吸附平衡压力下的瓦斯解吸实验,并对原煤和颗粒煤解吸特性差异进行对比分析。结果表明:在解吸的前60 min内,颗粒煤的瓦斯解吸量要比原煤的瓦斯解吸量大得多;颗粒煤瓦斯解吸速度始终大于同时段内原煤瓦斯解吸速度,但颗粒煤的瓦斯解吸速度衰减得更快,尤其是在解吸初期表现得更加明显。     

高温高压平衡水分条件下变形煤的吸附-解吸特性

选用平顶山矿区十二矿己组煤层的不同类型变形煤作为研究煤样,模拟深部煤层瓦斯赋存条件,开展高温高压平衡水分条件下的吸附-解吸实验。研究结果表明,50℃条件下,煤的平衡水分含量随煤的破坏程度的增加有增大的趋势;高温高压平衡水分条件下,变形煤表现出吸附-解吸新特性,即随煤的破坏程度增加,朗格缪尔体积VL(无灰基)具有先减小,后增大,再减小的趋势,呈波浪状。分析表明,变形煤表现出的吸附-解吸新特性,是变形煤特有的孔隙结构和水分含量的差异综合作用的结果。变形煤吸附-解吸不可逆,解吸滞后;随着煤的破坏程度增加,煤的吸附-解吸不可逆程度加大。因此,在开展实验研究煤、特别是变形煤的解吸特性时,不能用吸附实验数据简单代替。     

不同含水率煤体电阻率随吸附/解吸变化实验研究

实验通过利用高精度电阻测试实验装置,在不同含水率,同一瓦斯压力条件下,对煤体电阻值随吸附/解吸瓦斯的变化规律进行测定。研究结果表明:不同含水率条件下,在瓦斯吸附过程中,煤体电阻值随瓦斯吸附量先逐渐减小,后趋于平稳;而在瓦斯解吸过程中,煤体电阻值与煤中瓦斯含量呈指数关系。     

不同矿化度水对煤的甲烷解吸影响的试验研究

为了研究水分及其矿化度对煤样甲烷解吸的影响,以平顶山矿区己16-17煤样为例,开展了干燥和不同矿化度(0、2、5、15 g/L)饱和水条件下煤样的等温解吸试验,探讨了不同矿化度水对煤的甲烷解吸性能的影响。结果表明:不同矿化度水的存在,大幅减小了煤的甲烷解吸初速度、解吸总时间和甲烷解吸总量;不同程度地增加了各时间段甲烷解吸量占解吸总量的比例,但该比例的增幅随平衡压力的增大而呈现不同程度的下降;但对煤的甲烷解吸拟合规律影响不大。对于不同矿化度饱和水煤样,不同平衡压力下,各煤样前期解吸速度衰减都较快;相同平衡压力下,随矿化度的增大,各煤样甲烷解吸的初期速度、解吸总时间和解吸总量均呈现先增大后减小的规律,解吸总量最大时矿化度约为2.5 g/L;此后,解吸总量逐步减小,减小幅度逐步降低,当矿化度为15 g/L时,煤样的甲烷解吸总量甚至低于0 g/L饱和水煤样;甲烷解吸总量不会一直下降,当矿化度大于20 g/L时,其对甲烷解吸总量的变化无明显作用。研究认为水分子除了竞争占据甲烷分子的吸附点位外,还多层吸附于煤表面占据甲烷吸附通道,进一步减少了煤对甲烷的吸附量;当水分增至饱和时,多余水分会以游离态赋...     

温度场变化对高压注水煤体瓦斯解吸量影响规律研究

通过不同温度条件下煤与瓦斯吸附、解吸实验,研究了煤与瓦斯吸附、解吸的微观机理,重点分析了高压注水对煤体瓦斯吸附、解吸的影响规律.利用具有压力控制单元和温度控制单元的煤样吸附解吸实验系统,测定煤样在不同温度下瓦斯的解吸量,通过吸附压力降低曲线计算出了吸附速率.     

寺河煤矿煤岩颗粒解吸—扩散特征实验研究

煤层气赋存于煤岩层的割理和基质孔隙中,以吸附状态为主,通过降压解吸释放.利用自主研制的煤岩解吸分析实验装置,研究寺河煤矿3#煤样粉碎后的4种不同粒径的干煤岩颗粒的解吸特征,随着解吸压力的降低,干煤岩颗粒在不同解吸压力下的解吸量不同,呈高—低—高的变化;解吸初始阶段,主要是解吸过程,解吸量主要与比表面积相关;解吸中后期阶段,主要是解吸—扩散过程,解吸量主要与扩散半径相关.     

煤体电阻率随吸附/解吸瓦斯变化特性实验

通过利用高精度电阻测试实验装置,对煤样在连续吸附/解吸与等体积吸附/解吸条件下的电阻值变化规律分别进行测定,以研究吸附/解吸瓦斯对煤体电阻率的影响。研究结果表明:吸附/解吸瓦斯对煤体电阻率具有明显的影响,且煤样在连续吸附/解吸与等体积吸附/解吸条件下呈现出相同的规律,即:在吸附瓦斯过程中,煤体电阻率随着瓦斯吸附量先逐渐减小,后趋于平稳;而在瓦斯解吸过程中,煤体电阻率与煤中瓦斯含量呈线性关系。不同吸附方式下,对比同一瓦斯含量对应的电阻率,可以发现等体积吸附实验电阻率改变较连续吸附实验明显,且等体积解吸结束时,煤体电阻率距离原始值较远。     

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。     

静电场作用下煤体瓦斯解吸实验研究

为探究静电场作用下下煤体解吸瓦斯响应特征,构建静电场下煤体瓦斯解吸实验平台,分析研究了不同电场强度、加电时间对不同变质程度颗粒煤体瓦斯解吸量、解吸速度的变化规律,并利用比表面自由能公式结合Langmuir和Gibbs计算静电场下的变化量.实验结果表明:静电场作用下煤体瓦斯解吸量和解吸速度随电场强度的增加呈先增大再减小的趋势,不同变质程度颗粒煤存在特征电场强度和特征加电时间,并在该处解吸量获得极值.其中,古汉山无烟煤、鹤壁贫瘦煤、平顶山肥煤和义马褐煤的特征加电时间均为4 h,特征电场强度分别为120,40,40 kV/m和120 kV/m;静电场作用下瓦斯解吸速度在前期得到提高,吸附体系比表面自由能呈先增大后减小的趋势,变化幅度在3％～16％.