惰质组与镜质组对煤吸附CO性能的影响

针对许多中、低变质程度的煤层出现CO长期超标，但未出现自然发火的现象，对24种不同变质程度的煤样进行了CO等温(30 ℃)吸附实验以及煤岩显微组分分析.研究表明：煤的镜质组含量、惰质组含量对CO吸附量影响较大，且对于中、低变质程度的煤，惰质组对煤吸附CO的影响大于镜质组对CO吸附的影响.利用Mathematic软件对实验数据进行分析处理，得出在不同压力下，惰质组含量与吸附量之间的数学模型.     

东欢坨煤矿煤层赋存CO影响因素分析

煤层的吸附等温线和含气量是重要的储层特征参数,它们与煤层的工业分析、显微煤岩分析、元素分析之间有一定的关系。文章根据已知的东欢坨煤矿的数据资料和实验室实验数据,建立了各个要素之间的数学模型,并进行了相关的关联分析,对煤层吸附CO影响因素进行了初步分析。     

煤结构与煤层自然发火关系的研究

本文对煤的微观结构、煤结构与煤的自燃倾向的关系进行了较为深入的探讨,并试图对煤自燃的机理作一些有益的探讨。     

基于吸附势理论的煤吸附CO超临界模型构建

受火成岩入侵以及埋深的影响,处于高温高压状态下的煤对CO吸附能力变化较大,处于远超过临界温度和压力条件下的CO以超临界状态附着在煤体表面,导致该环境条件下的煤层常常出现CO涌出现异常的现象,进而影响通过CO体积分数变化对煤层自燃进行预测的准确性。为研究环境压力超过CO临界压力时,煤体对超临界状态CO吸附能力的变化,并对不同温度压力下煤层对超临界状态CO吸附能力进行预测,基于Polanyi吸附势理论,从势能变化的角度,通过结合等温吸附实验数据,构建出压力,温度以及CO吸附量之间的关系模型,从而得以预测对不同温度不同压力煤体对CO气体的吸附量,进而为完善通过CO体积分数对煤层自燃进行预测的指标气体预测法提供有效的理论依据。     

不同煤级煤对H_2S的吸附影响因素分析

为了研究煤对H2S的吸附性及其影响因素,采集了气煤、瘦煤、无烟煤3个不同煤级的8个煤样品,进行了压汞试验和平衡水条件下的等温吸附试验。结果表明:煤对H2S的吸附等温线符合朗缪尔吸附模型,其等温吸附过程呈现快速上升、缓慢上升、吸附平衡3个阶段;较小孔隙(过渡孔和微孔)所占百分比越大、煤变质程度越高以及压力越大,煤对H2S的吸附越有利。     

煤特征参数与氧元素关系的实验研究

为进一步揭示煤自燃内部因素对煤自然发火的影响,基于热重实验分析,得出了6种煤样在10℃/min升温速率下的特征参数值(活化能、吸氧量、特征温度点、自然发火期)与氧元素的关系。实验结果表明:随着煤氧元素的增大,煤自然发火期越短,而煤吸氧量则呈现先增大后减小的趋势,煤的活化能、燃烧特征温度点则越小。该实验结果指出煤的吸氧量与氧元素含量并非成正比,而是存在一个最佳浓度值,且氧元素并不是影响煤特征温度点大小的唯一因素,还可能与其他因素相关,为此有必要进一步研究煤内部因素对煤自燃的影响。     

模拟研究CO对煤氧吸附过程的影响

选取CO作为研究对象,采用量化方法,结合密度泛函理论,应用Gaussian 03W软件,基于B3LYP/6-311G水平,模拟研究CO对煤氧吸附过程的影响。计算结果表明:O2在甲基上的吸附能约为208.47 kJ/mol,CO在甲基上的吸附能约为-129.84 kJ/mol,CO对O2在甲基上的吸附影响很小,但是对于煤自燃过程有延缓效果。     

火成岩侵入煤CO吸附动力学分析

为研究火成岩侵入下煤中CO吸附特性及影响因素,以林南仓矿东二采区至火成岩岩墙不同距离的7个煤样为研究对象,通过等温吸附法实验,建立了CO等温吸附模型并确定煤的多元物性参数与火成岩距离的关系。     

煤对三元混合气体的吸附特性研究

通过对4种不同煤级煤开展相同浓度配比的70%CO₂+20%N₂+10%CH₄三元混合气体的等温吸附实验,探讨了煤对混合气体的吸附特征。实验结果表明:不同煤级煤对混合三元气体（70%CO₂+20%N₂+10%CH₄）的等温吸附曲线具有明显抛物线的特征,不再适于用Langmuir方程,而多项式模型能够准确地描述煤对混合气体的吸附特性。无烟煤（4号煤样）对混合气体的吸附量明显高于焦煤（3号煤样）、气煤（2号煤样）、褐煤（1号煤样）,后3种煤样吸附混合气体（70%CO₂+20%N₂+10%CH₄）的总体变化趋势是随着煤级的升高吸附量降低,即V_1号>V_2号>V_3号,中煤级焦煤的吸附量最低,这与以往单组分气体吸附量随着煤级的升高而增大有所不同,可见混合气体的成分以及所占比例均对煤的吸附性能产生重大的影响。     

寺家庄矿无烟煤对CH4和CO2的吸附特性研究

对寺家庄矿15号煤层的煤样进行了纯CO2和纯CH4气体的等温吸附试验,并用Langmuir模型、BET模型和吸附势理论模型(D-R,D-A)对煤样的吸附数据进行了拟合,检验了各模型的拟合程度.结果表明:煤样对CO2的吸附能力大于对CH4的吸附能力.随着压力的增加,CH4吸附量的增加幅度大于CO2吸附量的增加幅度.煤样对CH4的吸附以多分子吸附为主,用BET模型拟合其吸附行为的误差最小;煤样对CO2的吸附机理比较复杂,不能简单归纳为单分子吸附或多分子吸附,用Langmuir模型拟合其吸附行为的误差最小.综合比较表明,用BET模型描述煤对CH4的吸附特性和用Langmuir模型描述煤对CO2的吸附过程,其结果较优.     

CO在煤体表面的物理吸附特性模拟研究

文章以CO作为研究对象,采用量子化学方法,基于密度泛函理论(DFT),选取B3LYP/6-311G基组,模拟研究CO在煤表面不同位置的吸附特性。模拟计算结果表明:CO能够在煤体表面发生物理吸附,CO在羧基上吸附时,释放的吸附能约为151.17kJ/mol,说明吸附作用较强;而CO在煤表面其他位置吸附,吸附能为负值,说明CO需要从外界吸收部分能量才能发生吸附,即CO能够在氧化程度比较高或者高温区域附近的煤体表面吸附能力较强。     

胶体电化学CO元件性能剖析

本文就现在广泛应用的电化学原理测量CO元件的性能、特点以及使用中存在的问题，加以分析，并以胶体电化学CO元件的几种性能试验为依据，综合现场使用该元件情况的反馈意见，阐述了作者对使用该元件的几点意见。     

W1714综采工作面CO气体来源分析

煤层开采期间CO气体产生来源较多,在大多数情况下是因为采空区浮煤自燃产生,但是在宁夏某些矿区,如磁窑堡煤矿在采空区无任何煤自燃征兆的情况下,工作面正常生产期间上隅角就会出现高浓度的CO气体,为采空区自燃指标气体的确定带来了难度。通过对磁窑堡煤矿W 1714综采工作面的现场观测,分析了工作面CO气体的来源,从而可有效地指导矿区防灭火工作。     

煤层对瓦斯吸附现象的数值回归分析

利用回归分析研究煤层对瓦斯的吸附能力,模型分析充分说明了煤层吸附瓦斯量取决于煤层对瓦斯的吸附能力、瓦斯压力及温度等条件。吸附瓦斯在煤体中是以多分子层吸附的状态附着于煤的表面,瓦斯的吸附能力决定于煤质和煤结构。     

高瓦斯煤层群薄煤层保护层开采卸压效果分析

针对沙曲矿北翼高瓦斯近距离煤层群安全高效开采的问题,运用数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了近距离煤层群薄煤层保护层开采的卸压机理,提出了对2#薄煤层进行保护层开采。根据北翼2#薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,分析了2#薄煤层保护层开采对下邻近被保护煤层的卸压保护范围,进而确定了保护层开采解放煤量。现场试验结果表明,对2#薄煤层进行保护层开采卸压效果明显,大大提高了被保护煤层瓦斯预抽的效果。     

温度效应对煤层瓦斯吸附解吸特性影响的实验研究

对煤体瓦斯吸附解吸扩散过程进行了理论分析,根据Clausius-Clapeyron方程计算煤体在不同温度下的吸附热值,利用菲克定律求解煤体瓦斯在不同温度下的扩散系数和动力学扩散参数,研究其与温度之间的关系,并利用阿伦尼乌斯修正式计算得到煤体瓦斯解吸过程的活化能。研究结果表明,煤体瓦斯吸附量随着吸附温度的升高而降低,初始有效扩散系数及动力学扩散参数与瓦斯解吸温度呈正相关关系,利用阿伦尼乌斯修正式,计算得到实验煤样瓦斯解吸扩散活化能为2.71 kJ/mol。从吸附热力学、解吸动力学,以及分子活化能3个方面研究了温度效应对瓦斯吸附解吸特性的影响,可为工程实践提供一定的基础理论支撑。     

注入超临界CO2对提高煤层渗透性的影响

为分析注入超临界CO2后,其对低渗透煤的作用,进行了超临界CO2抽提低渗透煤试验及超临界CO2抽提前后煤样的显微CT扫描试验。结果表明:该试验验证了超临界CO2对提高煤层低渗透性的可行性。由于超临界CO2的超强萃取作用,煤基质内少量的极性较低的碳氢化合物和类脂有机化合物被萃取,使煤体孔隙、裂隙增加。根据对超临界CO2试验前后煤样的显微CT扫描试验结果,直观地揭示了超临界CO2试验使低渗透煤内孔隙、裂隙发育程度增大,这充分证明超临界CO2有利于提高煤体渗透性,降低高瓦斯低渗透煤田的瓦斯灾害事故。     

CO2增产技术改造煤层的可行性探讨

本文通过对煤层CH4脱附原理和CO2基本特性的介绍，结合国内设备配套和施工能力，经过分析和推理，提出利用CO2吞吐、CO2增能压裂和CO2泡沫压裂的可行性。根据我国目前煤层改造的现状，进一步阐述了应用CO2泡沫压裂对煤层实施强化改造的重要性。建议尽早开展专题研究，对煤层实施CO2泡沫压裂改造，以提高煤层气产量。     

大雁二矿250综采工作面CO来源的分析及治理

通过实验室试验及现场观测证明,大雁二矿250综采工作面回风道中CO长期超限的原因,是由于该工作面所开采的30#煤层在常温条件下氧化的结果。CO来源的确定为该矿的安全生产及CO的治理提供了可靠依据。     

煤层原生CO气体存在性研究

针对近年来采煤过程中出现的CO气体异常涌出现象,设计了在25℃条件下恒温充氮解吸装置和井下隔氧取样方法,测定了深部煤样含有可解吸的CO气体总量,为了排除取样过程中氧化CO气体可能造成的误差,采用恒温氧化实验进行辅助,通过实验结果和计算得出,所取煤层中每吨煤至少含0.15 L原生CO气体,证明了煤层原生赋存CO气体的存在。