煤体吸附解吸瓦斯规律及细观特征研究

煤体对瓦斯的吸附解吸特征对防止瓦斯事故以及煤层气抽采技术都具有重要的意义。对不同温度下的煤体吸附解吸规律做了量化研究,同时从细观角度对实验后的煤样做了渗透性分析,得到如下结论:煤体吸附和解吸瓦斯的过程均可分为3个不同的阶段,解吸率与温度呈对数关系变化;从20℃变化到80℃,孔隙率呈现先增后减的趋势;从煤体解吸率和渗透性的角度综合分析,认为60℃是煤体吸附解吸瓦斯的最佳温度。     

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。     

煤体低温氧化过程中CH_4吸附解吸演化规律研究

以安徽淮北杨柳煤矿所产烟煤为实验样品,通过高压气体解吸吸附仪与煤岩体工业成分分析仪联用,探究煤体低温氧化过程中煤岩体组分的动态演变规律和煤体对甲烷解析吸附特征的演化规律。实验表明:随着煤体氧化温度的增加,内部灰分和固定碳含量基本保持不变,而水分和挥发分含量持续降低,但水分含量的减少主要集中在30~130℃,而挥发分含量的减少主要集中在130~230℃;不同氧化温度下煤体对甲烷吸附量也不同,吸附能力与氧化温度大体呈现出负相关的关系,即随着氧化温度的增加,煤体对甲烷的吸附能力逐步降低;不同氧化温度下煤体对甲烷解吸后的甲烷残存量也不同,煤体中甲烷残存量氧化温度的增长呈现出先减小后逐步增加的趋势,在氧化温度为80℃附近出现甲烷残存量最小值。     

煤体结构与甲烷吸附/解吸规律相关性实验研究及启示

甲烷(CH_4)在煤体中的流动包含"渗流—扩散—吸附/解吸"3个环节,相比粉状煤,采用块状煤体进行CH_4吸附/解吸实验能够更有效地表征煤层中气体的流动状态。为此,依托渭北煤田韩城矿区煤样,利用自行设计的块煤吸附/解吸实验装置,研究了低压下块状同体积原生结构煤、碎裂煤和糜棱煤的CH_4等温吸附/解吸特性;采用显微CT和扫描电镜分析了3种煤样的孔裂隙结构和显微构造,探讨了煤体结构对CH_4吸附/解吸的影响。结果表明:不同煤体结构煤的CH_4吸附/解吸特性有显著差异。结构致密的原生结构煤,孔隙度较低,导致CH_4吸附/解吸平衡时间长,吸附量低,解吸率低;相比原生结构煤,脆性变形碎裂煤张裂隙发育且相互贯通,孔隙度变大,连通性好,导致CH_4吸附/解吸平衡时间变短,吸附量升高,解吸率增大;韧性变形糜棱煤孔隙数量虽增多,但裂隙被揉皱闭合,形成孤立分布的孔隙结构,渗透性变差,导致CH_4吸附/解吸平衡时间最短,解吸速率最快,说明大多数CH_4仅吸附在块煤内构造变形作用下形成的粒间孔隙中。可知,碎裂煤储层是煤层气开发的有利区域;而致密原生结构煤和糜棱煤储层可尝试通过多尺度压裂、注热等技术手段实施储层改造以增加煤体裂隙通道,达到气井增产增效的目的。     

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...     

寺河3号煤甲烷吸附解吸热力学特征

为研究煤层气排采过程CH4解吸内在热力学特征及水蒸汽在排水降压产气过程中的作用机理,在20,25,30,35,40℃五个温度点对寺河3号无烟煤(WY)进行等温吸附解吸实验,利用Clausius-Clapeyron方程计算等量吸附热和极限吸附热。结果表明,升压(吸附)过程和降压(解吸)过程极限吸附热分别为23.31 kJ/mol和24.02 kJ/mol,属于物理吸附,但后者大于前者。从热力学角度看,吸附解吸平衡体系中,降压不足以导致煤层甲烷解吸,但降压促使液态水在煤孔隙中形成局部低压,水分子汽化,水蒸汽分子在煤孔隙表面吸附产生的吸附热约为40 kJ/mol,远大于甲烷吸附热,水蒸汽吸附置换煤孔隙表面吸附的甲烷,最终导致甲烷解吸。     

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。     

煤体吸附-解吸瓦斯变形特征实验研究

在煤层瓦斯抽放过程中,煤体瓦斯处于吸附-解吸状态,煤体发生膨胀和收缩。利用自主设计的煤体变形实验装置,分析了杜儿坪煤矿原煤在不同方式下吸附-解吸全过程中变形特征。实验结果表明：煤体变形量随着瓦斯压力的增加而增大,垂直层理方向变形量大于平行层理方向变形量;煤体在一次加压吸附实验中分为变形下降阶段、变形快速上升阶段和变形平稳上升至稳定阶段3个阶段;等梯度加压吸附-降压解吸过程中,0→0.5 MPa阶段变形量最大;等梯度加压吸附煤体变形量大于一次加到目标压力值的吸附煤体变形量,且等梯度解吸煤体残余变形量较大;煤体吸附-解吸变形可分为充气下降阶段、吸附快速上升阶段、吸附变形平稳上升至平稳阶段、解吸变形快速下降阶段和解吸平稳下降至稳定阶段。     

煤体瓦斯解吸规律研究综述

通过对温度、压力、水分含量、煤样粒度、孔隙度、变质程度等6种影响煤体瓦斯解吸的因素进行说明,综述了我国目前就这6种因素对瓦斯解吸的影响规律。结果表明:不同因素对瓦斯解吸具有规律性,但由于得到的规律忽略了煤地质环境的复杂性与各种因素之间存在相互影响,只是针对1种影响因素进行的研究,存在一定的片面性,因此在将来的研究中应尽量对多个因素进行综合研究,才能获得更准确的结论。     

煤储层特征对瓦斯解吸影响

作为一种非常规储层,煤储层特征对瓦斯解吸特性具有显著影响。基于低温液氮吸附法并结合电镜扫描(SEM),针对霍尔辛赫等5个典型煤储层结构特征进行了定量分析。在此基础上,分析煤储层结构参数对煤体瓦斯解吸的影响。     

不同温度条件下煤中甲烷解吸特性的实验研究

实验研究了不同温度条件下煤中甲烷的解吸特性,结果表明:在相同温度和气压条件下,煤中甲烷的初始解吸速度较快,随着时间的增加,解吸速度慢慢减小,最后达到解吸平衡;煤中甲烷的最终解吸量随温度的增加而增大,煤对甲烷的吸附能力降低。甲烷的解吸动力学规律能用经验公式、扩散模型、渗流模型来描述,且扩散模型能较好地描述甲烷气体的解吸特性;经验公式中参数α、扩散模型与渗流模型中参数Qd∞随温度的增加而增大,扩散模型中参数B与渗流模型中参数b随温度的增加而减小,经验公式中参数β与温度变化无规律性。     

煤岩层理效应对甲烷吸附-解吸影响的试验研究

为了研究煤岩试件中的层理倾角对甲烷吸附-解吸的影响,通过实验室制取层理试件,并通过特制仪器进行室内试验,研究了煤岩试件在甲烷吸附-解吸过程中,层面倾角对其影响规律,得出以下结论:甲烷在吸附-解吸过程中,随煤岩层面倾角增大,层理接触面在试件中的长度、接触面积随之增大,因此吸附、解吸速度增大,吸附量、解吸量增大;煤岩试件吸附瓦斯量对其体积变化有较大影响,吸附量越大,体积应变越大。     

煤与页岩中瓦斯解吸特性对比实验研究

为了分析煤与页岩中瓦斯解吸特性,以四川盆地龙马溪组黑色页岩和重庆南桐煤矿无烟煤为研究对象,利用瓦斯吸附/解吸装置,开展了不同温度条件下的瓦斯解吸实验,研究结果表明：瓦斯初始解吸速率极快,随着时间的增加,解吸速率逐渐减小,解吸量最终达到最大值;随着温度的增加,瓦斯最终解吸量增大,煤的解吸量增幅明显大于页岩;同等条件下煤在瓦斯解吸量和解吸时间上大于页岩,但页岩的瓦斯解吸速率大于煤。基于渗透模型,通过引入曲率的概念,将瓦斯解吸过程划分为急速解吸、快速解吸、缓慢解吸、极缓解吸4个阶段。     

甲烷吸附材料的制备与性能研究

以晋城空气干燥基无烟煤为原料，通过化学活化法制备了煤炭化样和活化样，近而在等温条件下对比研究了三个改性样品对甲烷的吸附／解吸特性，对比发现比表面积的增大能显著增加样品对甲烷的吸附总量，但对解吸残余率没有明显的影响。考虑到影响甲烷吸附解吸的因素，又在等温条件下对主控因素-水分作了平行实验，证明水分对活化样解吸残余率有明显影响，实验证明在干燥条件下，其活化样品可以作为煤层气的吸附剂。     

密封取样煤的瓦斯解吸规律实验研究

基于自制的煤体瓦斯吸附-解吸实验装置,实验室模拟了反转密封取样过程,开展了不同吸附平衡压力下和不同密封时间的瓦斯解吸实验。针对实验过程中的煤样瓦斯吸附平衡-卸压-密封过程,分析了煤样罐中的瓦斯压力变化。结果表明:卸压密封过程瓦斯压力逐渐增大,是一个由非平衡状态向吸附平衡状态转变的过程,理论上随着时间的延长,最终趋向于吸附平衡状态。密封取样的瓦斯解吸是非平衡状态下的瓦斯解吸过程,其初始瓦斯解吸量明显大于常规解吸的瓦斯解吸量,随着吸附平衡压力的增大和密封时间的增大,初始瓦斯解吸量越大,其解吸规律与常规解吸基本相似。     

不同流场条件下的煤样瓦斯解吸规律实验研究

以实验室实验为研究手段,研究了单向、径向和球向3种不同流场条件下的瓦斯解吸规律。首先对实验进行了设计,包括实验原理、不同流场设计,并对现有吸附罐进行设计改造,实现了单向、径向及球向3种瓦斯流场状态;然后对实验装置进行加工与制作,开展了不同流场条件下的煤样瓦斯解吸实验,绘制出相应的瓦斯解吸量曲线。研究结果表明:在相同的瓦斯解吸时间内,3种流场的瓦斯解吸量与平均瓦斯解吸速度不同,且都呈现出球向流场最大,径向流场次之,单向流场最小的规律,对煤矿瓦斯防治工作具有指导意义。     

义城煤矿采空区瓦斯浓度分布规律研究

通过对义城煤矿 32 1 1回采工作面采空区瓦斯浓度分布的测定 ,初步查明了房柱式回采工作面采空区瓦斯浓度的分布规律 ,为今后采空区瓦斯抽放治理 ,防止采空区瓦斯事故的发生提供了科学的依据。     

地勘环境煤的瓦斯解吸规律实验模拟研究

为了研究地勘环境极为复杂而特殊条件下煤的瓦斯解吸规律,通过实验装置模拟地勘环境下煤中瓦斯解吸的特征,从泥浆压力、煤样粒径、瓦斯压力和提钻速度等因素综合研究煤样瓦斯解吸规律和特点。通过实验得到了影响地勘瓦斯解吸的关键因素,实验结论为开展地勘时期的瓦斯解吸规律的研究提供了必要的依据。     

付村煤矿采掘工作面瓦斯涌出规律研究

本文分析了付村矿采掘工作面瓦斯来源及构成 ,煤壁、落煤、采空区瓦斯涌出规律及瓦斯地质构造对瓦斯涌出量的影响。