河南省中-高煤阶构造变形煤甲烷吸附/解吸特征研究

煤体变质程度和变形结构不同,其对甲烷的吸附/解吸能力及特征也不同,通过对河南典型矿区5种中高煤阶构造变形煤的等温吸附/解吸试验研究,结果表明:中-高煤阶弱脆性构造变形煤的甲烷吸附能力随着煤变质程度的增加而增大;甲烷吸附量增量随着压力升高逐渐减小趋近于0,且甲烷吸附量增量随变质程度的增加而增大。单位压力段内甲烷解吸量随压力降低呈幂函数增大趋势,且变质程度越高,单位压力段内甲烷解吸量越大。不同类型构造变形煤单位压力段解吸量随压力降低呈单调递增的对数函数,且甲烷解吸量随着构造变形程度的增强而增大。     

煤的非均匀势阱分布及其对甲烷吸附/解吸的影响

为了研究煤的非均匀势阱分布及其对甲烷吸附/解吸过程的影响,在吸附科学和分子动力学理论基础上建立了非均匀势阱模型。该模型可以表征煤的吸附/解吸性能以及精确计算出煤体内不同势阱所对应的势阱数量。为了验证非均匀势阱模型对煤的吸附/解吸性能方面的表征能力的准确性,将其与Langmuir模型分别对甲烷吸附/解吸过程进行拟合,再将拟合数据和等温吸附线的相关系数分别进行比较。结果表明,非均匀势阱模型在表征煤体的吸附/解吸性能方面更优。在研究煤体内的势阱分布时,发现煤在不同温度压力下对甲烷的吸附/解吸过程中,煤体内的势阱分布出现明显差异。在分析煤的势阱规律时,发现在吸附阶段煤体内的势阱数量比解吸阶段多,但解吸过程中煤的平均势阱深度比吸附过程大。并且平均势阱深度随着煤阶的降低而降低。在吸附阶段势阱数量集中在某个势阱深度的范围内,但在解吸阶段势阱数量的分布相较而言就更分散。在同一温度下,势阱数量随着煤阶的降低而减少。从势阱分布来看,在相同温度下,高煤阶煤的势阱分布方差明显比低煤阶煤的势阱分布方差要大得多。温度上升会使得平均势阱深度随着温度的升高而下降。对于同一煤阶而言,温度的变化对5～15 kJ/mol内...     

新集一矿主采煤层甲烷吸附解吸特征分析

通过等温吸附试验的方法对新集一矿主采煤层煤储层样品进行了试验,并对主采煤层煤储层的甲烷吸附解吸特征做了相关研究,结果表明:新集一矿主采煤层中的气体富集程度较高,对瓦斯的储集非常有利。并从井田兰式压力的角度来分析,得知在原始状态下13-1#、11-2#煤层比8#、6-1#煤层的瓦斯更难抽放。     

新集一矿主采煤层甲烷吸附解吸特征分析

通过等温吸附试验的方法对新集一矿主采煤层煤储层样品进行了试验,并对主采煤层煤储层的甲烷吸附解吸特征做了相关研究,结果表明:新集一矿主采煤层中的气体富集程度较高,对瓦斯的储集非常有利。并从井田兰式压力的角度来分析,得知在原始状态下13-1#、11-2#煤层比8#、6-1#煤层的瓦斯更难抽放。     

在交变电场声场作用下煤解吸吸附瓦斯特性分析

在交变电场、声场作用下对煤解吸、吸附瓦斯特性进行了实验研究。得出在交变电场作用下，煤样吸附甲烷的量能很好地遵从Langmuir方程。随交变电场电压增大，吸附常数a变化不大，而吸附常数b却逐渐减小。交变电场的作用减弱了煤的吸附能力和解吸能力，减缓了含甲烷煤的解吸过程。声场的作用使煤的吸附量明显减少，吸附能力降低，且煤的瓦斯吸附量随声强增大而减小。     

基于低温液氮吸附实验的寺河煤层气区块3号煤孔隙特征研究

煤孔隙特征对煤层气赋存、运移及煤层气开发具有重要控制作用,文章采用低温液氮吸附法对寺河煤层气区块3号煤孔隙特征进行了研究。结果表明:寺河煤层气区块3号煤孔裂隙系统极为发育且复杂多样,煤中孔隙主要为连通性和渗透性较好的四边开口的平行板状孔和两端开口的圆筒孔;煤中孔隙主要为过渡孔和微孔,使得煤比表面积总体较高;大孔及有效大孔不甚发育,孔容总体较小。     

煤体解吸甲烷规律及解吸后微结构特征研究

在新兴能源产业提质增效的迫切要求下,积极推进煤层气产业发展对于缓解目前国内能源现状具有重要意义。地层应力约束下煤储层吸附解吸瓦斯特征直接关系到瓦斯抽采作业的布置方式。基于此,对应力约束状态下煤体对甲烷的吸附和解吸特征进行了试验研究,同时对解吸甲烷后煤体内部结构特征进行了CT扫描测试和分析。结果表明：煤体对甲烷的吸附量与孔隙压力几乎呈线性关系,符合Langmuir模型|80℃是煤体解吸甲烷较为合理的温度点|解吸甲烷后煤体内部会形成较多孔隙,发育较多的次生裂隙,不同层位孔隙率在6.32%～9.38%之间,平均孔隙度可达7.4%|在不同类别孔隙中,孔径低于30μm的孔裂隙比例高达76.36%|总体上,煤体中孔径较小的孔裂隙结构是甲烷解吸、扩散以及运+移的主要通道。     

煤层甲烷吸附与解吸的研究与发展

本文从煤的孔隙结构,煤层甲烷吸附(解吸)的热力学与动力学,煤层中吸附甲烷的赋存状态与扩散机理,煤表面与甲烷分子的相互作用等方面介绍了煤层甲烷吸附(解吸)的研究与发展概况。     

页岩气与煤层气吸附/解吸热力学特征对比

为了促进煤层气与页岩气在储层评价与开发方式选择上的相互借鉴,进行了煤与页岩吸附甲烷的对比试验。通过多温度点页岩气和煤层气吸附/解吸试验,计算升压过程与解吸过程吸附热差异,发现热演化程度基本一致时,极限吸附热计算结果表明:煤层气在升压吸附时放热量19.148k J/mol,小于降压过程吸热量23.966 k J/mol,降压解吸难以持续;页岩气在升压吸附时放热量44.624k J/mol,大于降压过程吸热量32.656 k J/mol,降压促进吸附/解吸平衡向解吸方向移动。因此,利用排水降压进行煤层气开采时,应重视持续解吸技术的研究。     

寺河煤矿钻屑解吸指标区域临界值的确定

根据矿区的瓦斯含量、软煤层带和煤的坚固性系数对寺河煤矿进行区域划分,然后通过实验室方法,确定出适合该区域的钻屑解吸指标的实验临界值,即提高了临界值的针对性,同时又缩短了确定现场突出预测临界值的周期。     

兴荣煤矿6号煤层煤质特征分析与评价

通过对兴荣煤矿6号煤层的煤质特征及变化规律的分析,评价了该煤层煤的工艺性能和工业用途。     

基于微量元素特征及Fisher判别函数的寺河矿煤层识别方法

为准确识别采掘过程中发现的构造煤层位,采用刻槽法现场取得寺河矿7个煤层40个煤层样品,密封保存并经前置处理后,用微波消解法对煤样进行消解,采用电感等离子体质谱法测定了样品中的40种微量元素含量,分析含量分布图,初步得出各煤层的微量元素种类和含量特征。同时,利用SPSS分析软件对1 600个测试数据采用类间平均链接法进行聚类分析,并绘制了聚类树状关系图,根据类间距离和样本间的距离大小确定了判别分析的典型解释变量,并建立了煤层识别的Fisher判别函数。研究认为,寺河矿煤层识别只需采用电感等离子体质谱法测定待判别煤层煤样中的9种微量元素含量（典型解释变量）,运用Fisher判别函数计算后,其函数值最大者即为待判别煤样的所属煤层类别,该方法在寺河矿现场成功应用于8号煤不同分层的识别。     

基于扫描电镜的寺河矿3号煤微孔裂隙精细定量表征

煤的微孔裂隙是控制煤层气赋存和运移最为关键的因素,为了实现对寺河矿3号煤的微孔裂隙精细定量表征,利用EVO MA15钨灯丝扫描电子显微镜对其进行了大量观测和分析。研究发现:寺河矿3号煤中可见气孔、摩擦孔、溶蚀孔、铸模孔4种不同成因类型微孔隙发育且孔隙的连通性较差,不同成因类型微孔隙的发育程度、形态、大小、充填情况及其连通性等有所不同;煤中张、剪裂隙较发育,裂隙多呈张开状态且部分被充填;剪裂隙仅发育于原生结构煤中,而碎裂煤中张、剪裂隙均有发育,它们的展布形态、裂隙面宽度、裂隙充填情况等各异。     

寺河矿井煤层气发电

晋城寺河煤矿煤层气资源丰富，井下抽采煤层气的浓度高，可作为多种用途。本文介绍了寺河矿井在煤层气发电方面的探索和一些成功的经验。     

西铭矿煤层自然发火早期预测预报研究

通过对西铭矿3 #煤样的热解实验,得到煤在热解过程中生成的气体与煤温之间的关系,利用分析结果对西铭矿33605工作面进行了自然发火的预测预报,结果表明,以CO作为首选指标性气体,并辅以C2H4、C3H8、C2H2来掌握煤炭自燃情况效果良好;CO的出现说明煤已经发生氧化反应,C2H4、C3H8出现表明煤已开始剧烈氧化,C2H2的出现说明煤温已经超过180℃.     

显德汪煤矿9号煤层底板破坏规律的研究

根据显德汪煤矿三维地应力测量数据,利用3D—σ程序模拟了不同水平煤层的开挖效应,计算了各水平回采后围岩应力、位移和破坏区的分布状况,分析了9号煤层底板变形破坏规律,得到了煤层底板最大破坏深度计算公式．显德汪煤矿9号煤层底板最大破坏深度为9．15m．     

太行山东麓奇胜煤矿稳定煤层分布及煤质特征研究

太行山东麓奇胜煤矿2号煤层和9号煤层沉积厚度大且赋存稳定。在矿区构造、地层及含煤地层分布等地质特征背景下,研究了奇胜煤矿2号和9号煤层的煤岩特征、化学性质、工艺性能、可选性等。研究得出,2号主采煤层具有质量高、污染低、地理位置优越的开采优势,可用于炼焦配煤,也可作为动力或民用燃料用煤。     

大佛寺井田4号煤CH_4与CO_2吸附解吸实验比较

以迅速降低大佛寺4号煤含气量,提高地面煤层气井采收率为目标,进行CO2驱替CH4技术的实验研究。对采自大佛寺矿井40114工作面的样品,进行多个温度点柱体原煤与60~80目平衡水样的CH4与CO2吸附解吸对比实验。结果表明:CO2在煤孔隙表面与CH4一致,吸附过程符合Langmuir方程,解吸过程可用解吸式描述;由热力学计算可知,柱体原煤升压过程CO2吸附热为56.827 kJ/mol,CH4吸附热为12.662 kJ/mol,降压过程CO2吸附热为115.030 kJ/mol,CH4吸附热为23.602 kJ/mol,无论升压过程还是降压过程CO2吸附热远大于CH4吸附热,两种气体在煤孔隙表面竞争吸附时CO2占据优势,导致置换解吸;吸附势、吸附空间计算验证了这个结论;利用CO2驱替CH4技术,提高煤层气采收率,理论依据充分可行。     

唐山马家沟矿急倾斜煤层开采地表非连续变形规律

根据马家沟矿急倾斜煤层开采地表实测资料和现场勘察结果,对地表非连续变形的分布、发育规律进行了研究.研究结果显示,马家沟矿急倾斜煤层开采地面发育大量裂缝,这些裂缝在空间分布上具有间隔性,在时间发育上具有间歇性,对地面沉陷分区性具有控制作用,对采动影响范围扩展具有屏障作用.这些认识对类似条件矿井的急倾斜煤层"三下"开采具有一定参考价值.