煤表面电磁改性红外光谱实验研究

用建立的煤表面电磁改性实验系统对焦作朱村矿无烟煤的电磁表面改性特征进行了研究．结果表明，在不同频率的交变电磁场作用下，煤对甲烷等矿井常见气体的吸附能力明显减弱，主要表现为Langmuir吸附常数b值的降低，是一种典型的表面改性现象．开展了改性前后煤表面的傅立叶红外光谱分析，结果证明，煤表面电磁改性具有时间效应，电磁场不能永久地改变煤的内部基团微观结构。     

吸附平衡时间对瓦斯吸附常数测值的影响

煤的瓦斯吸附常数是煤矿瓦斯防治的重要基础参数,它的准确测定对煤矿瓦斯预测、瓦斯抽采和瓦斯突出防治均有重要的意义.煤炭行业标准MT/T 752—1997《煤的甲烷吸附量测定方法(高压容量法)》要求测定过程中煤对瓦斯吸附的平衡时间为7 h,但研究发现大部分煤样在7 h内并不能达到吸附平衡.选用无烟煤、贫煤和气肥煤3类不同煤阶的煤样,进行了不同吸附时间下的瓦斯吸附常数的对比测试.结果表明,吸附时间对瓦斯吸附常数影响非常明显;对固定煤阶煤样,吸附时间越长,吸附常数a值有增大的趋势;煤阶越高,瓦斯吸附常数a值受吸附时间的影响程度越大,煤对瓦斯的饱和吸附平衡时间越长.因此,对于高阶煤样,吸附时间应适当延长,从而提高测值可信度和工程应用价值.     

煤的工业参数与吸附常数关系研究

在煤的瓦斯吸附影响因素中,煤的工业参数是重要的影响因素之一.为了研究煤的工业参数与吸附常数的关系,对某矿多个采区煤炭的工业分析和吸附常数实验数据进行分析,研究结果如下:吸附常数a随着水分的增加而变小,随着固定碳的增加而增大;吸附常数b随着水分的增加而增大,随着固定碳的增加而变小;灰分和挥发分与吸附常数关系不明显,运用SPSS数据分析软件把吸附常数关于灰分、挥发分进行二元线性回归,发现吸附常数a与灰分、挥发分的相关性高,吸附常数b与灰分、挥发分的相关性较低.研究结果为煤层瓦斯参数的预测提供了依据.     

关于温度对煤吸附瓦斯性能影响的研究

采用HCA型吸附常数测定仪,对不同矿区的煤样进行不同温度下的吸附瓦斯等温线测试,通过对实验结果的分析,研究了温度对煤吸附瓦斯性能的影响,认为:由于煤自身结构的特殊性,从而造成极限吸附量随温度的变化呈现出非单调性的特征,而随着温度的增加实验煤样的吸附常数b呈现出良好的减函数特征。因此,在工程实际中,应充分考虑煤类型和煤层温度变化规律来确定煤层的瓦斯含量。     

焦作矿区含瓦斯煤体电阻率变化规律研究

在低频率（100～10000Hz）条件下测试了煤体在吸附瓦斯过程中和含瓦斯煤在三轴压缩条件下的电阻率变化规律．实验结果表明,煤体在吸附瓦斯过程中和含瓦斯煤三轴压缩条件下,电阻率值分别随着吸附时间和应力的增加,出现先大幅度减小后小幅度增大的变化规律．运用电介质物理学理论对含瓦斯煤体导电机理分析表明,电子和离于在煤孔隙表面上的迁移、游离瓦斯对煤颗粒的挤压作用和正负电荷在外电场作用下产生移动,三者共同造成煤体在吸附瓦斯过程和含瓦斯煤体受载过程中电阻率的降低．     

类煤岩材料瓦斯吸附特性影响因素试验

为研究固-气耦合物理相似模拟试验中模拟煤层材料的瓦斯吸附问题,根据孔隙特征及吸附特征,选择活性氧化铝、硅胶、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛作为吸附材料以及艾维尔沟1890矿煤样为对比材料,采用WY-98A瓦斯吸附常数测定仪对以上材料开展不同温度、粒径、含水率下瓦斯吸附规律试验.结果表明,3种分子筛在各因素影响下的吸附规律不完全符合Langmuir吸附模型,不能作为吸附材料;活性氧化铝和硅胶与艾维尔沟1890矿煤样的瓦斯吸附量比值随压力增大逐渐减小并稳定在0.8至2.7之间且比值趋于常数,因此吸附规律与艾维尔沟1890矿煤样较为相似;多因素影响下煤样与硅胶和活性氧化铝的吸附常数a值的变化趋势相同,但硅胶的变化规律更接近煤样且压力在6 MPa以下瓦斯吸附量大、可调节范围广,所以优先考虑硅胶作为吸附材料.试验材料对温度、粒径、含水率的敏感性各不相同.     

对煤吸附甲烷的Lang muir方程的讨论

煤吸附甲烷量一般用Langmuir方程来表示 .Langmuir方程是用单分子层吸附模型推导出来的 ;在理论上 ,煤吸附甲烷不符合单分子层吸附模型 .由于煤吸附甲烷得到的吸附等温线都属于第Ⅰ类吸附等温线 ,所以可以用Langmuir方程来表示煤吸附甲烷量 ;同时 ,Langmuir方程使用方便 ,两个吸附常数a和b的物理意义明确 ,因而应用广泛     

对煤吸附甲烷的Langmuir方程的讨论

煤吸附甲烷量一般用Langmuir方程来表示.Langmuir方程是用单分子层吸附模型推导出来的;在理论上,煤吸附甲烷不符合单分子层吸附模型.由于煤吸附甲烷得到的吸附等温线都属于第Ⅰ类吸附等温线,所以可以用Langmuir方程来表示煤吸附甲烷量;同时,Langmuir方程使用方便,两个吸附常数a和b的物理意义明确,因而应用广泛。     

基于一元非线性回归理论的矿井深部瓦斯含量预测

为了对矿井深部煤层瓦斯含量随埋深的变化形态做出新的研究和探讨,以某矿区煤层瓦斯含量与埋深数据为例,采用基于一元非线性回归理论的数学方法,提出一种适合该矿区煤层甲烷带内瓦斯含量随煤层埋深相关关系较好的双曲线型数学模型;在其有效拟合区间内,通过该数学模型对矿区井田内深部瓦斯含量进行预测．结果表明,该矿区井田内相同煤层埋藏深度下实测瓦斯含量同模型预测瓦斯含量能够较好吻合,说明该模型对本矿区井田内瓦斯含量的预测是可靠的．此外,通过吸附常数a值与模型极限值的比较结果,可进一步验证数学模型的预测精度．     

含瓦斯煤体变形规律的实验研究

瓦斯是煤和瓦斯突出的主要能源,研究瓦斯对煤体的作用具有理论和实践意义。实验表明,当煤体吸附瓦斯后发生膨胀变形,其变形规律基本上服从朗格缪尔方程。当解吸瓦斯后,煤体发生收缩变形,基本上服从指数方程。变形值的大小与煤的变质程度、强度和孔隙性质有关。变形值可以作为预测煤体突出危险性的一项指标,并可用于预测抽放瓦斯措施的效果。     

粉煤灰吸附生活污水中磷的研究

以吉林生活污水处理厂的未处理的生活污水中的磷中吸附质,研究了粉煤灰对含磷的生活污水的等温吸附特征,吸附平衡时间,以及ｐＨ、浓度和粉煤灰颗粒大小对去除率的影响．     

Gas seepage equation of deep mined coal seams and its application

In order to obtain a gas seepage law of deep mined coal seams, according to the properties of eoalbed methane seepage in in-situ stress and geothermal temperature fields, the gas seepage equation of deep mined coal seams with the Klinkenberg effect was obtained by confirming the coalbed methane permeability in in-situ stress and geothermal temperature fields. Aimed at the condition in which the coal seams have or do not have an outcrop and outlet on the ground, the application of the gas seepage equation of deep mined coal seams in in-situ stress and geothermal temperature fields on the gas pressure calculation of deep mined coal seams was investigated. The comparison between calculated and measured results indicates that the calculation method of gas pressure, based on the gas seepage equation of deep mined coal seams in in-situ stress and geothermal temperature fields can accurately be identical with the measured values and theoretically perfect the calculation method of gas pressure of deep mined coal seams.     

A mathematical model of gas flow during coal outburst initiation

A proposed concept of outburst initiation examines the release of a large amount of gas from coal seams resulted from disintegrating thermodynamically unstable coal organic matter(COM). A coal microstructure is assumed to getting unstable due to shear component appearance triggered by mining operations and tectonic activities considered as the primary factor while COM disintegration under the impact of weak electric fields can be defined as a secondary one. The energy of elastic deformations stored in the coal microstructure activates chemical reactions to tilt the energy balance in a ‘‘coal–gas" system.Based on this concept a mathematical model of a gas flow in the coal where porosity and permeability are changed due to chemical reactions has been developed. Using this model we calculated gas pressure changes in the pores initiated by gas release near the working face till satisfying force and energy criteria of outburst. The simulation results demonstrated forming overpressure zone in the area of intensive gas release with enhanced porosity and permeability. The calculated outburst parameters are well combined with those evaluated by field measurements.     

电性源瞬变电磁快速反演解释方法

电性源瞬变电磁法是俄罗斯等国家油气勘探的主要手段,国内相关解释和应用技术研究较少.在现有条件下,瞬变电磁法观测的是场源变化在接收线圈里产生的感应电动势,但是利用感应电动势计算全区电阻率往往出现双解或无解现象.实际计算中将实测的感应电动势转换成磁场,利用磁场计算全区视电阻率和电阻率反演.目前瞬变电磁反演主要采用“烟圈”反演方法,“烟圈”反演方法把感应涡流场在地表引起的磁场看作为地下各个涡流层的总效应,并认为近似等效于向下传播的一个个简单的电流环,地表瞬变电磁响应可以由某时刻地下的镜像电流环作为源来进行计算.文中给出电性源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例.     

用状态方程求解瞬态电磁场

描述导体中瞬态电磁场问题的基本方程是涡流方程－ 将涡流方程进行空间离散以后,在每个离散节点上所得到的空间离散方程与动态电路中一种典型节点所形成的节点电压方程有相同的形式－ 根据相似理论,整个离散后的瞬态场域可用一个动态网络进行模拟－ 由于每个节点电压恰好为每节点上等效电容电压,因此,整个离散场域便可由一组状态方程来描述－ 这样,求解瞬态电磁场问题就转化为状态方程的求解问题－ 通过实例计算,得到比较满意的结果－     

煤岩电磁改性过程中温度的变化及其影响

对交变电磁场作用下煤岩电磁改性特征及在该过程中的温度变化进行了研究。结果表明:不同频率的交变电磁场作用下,煤岩吸附CO_2仍旧符合Langmiur方程;温度对煤岩电磁改性过程中的吸附量的变化有重要影响。     

高含水煤样的多元混合气体的吸附分析

对高含水煤样进行了三元混合气体（CH4,CO2,N2均为33．3％）的高压等温吸附试验,得出等温吸附曲线,并分析了三元混合气体在吸附过程中各组分体积分数的变化规律．结果表明,吸附曲线在煤样含水量高于5％时不遵循超出煤样平衡水分范围曲线不再变化的规律,而是吸附量低得多;吸附过程中各组分的体积分数是实时变化的,吸附能力强的气体吸附速率先快后慢,吸附能力弱的气体吸附速率先慢后快;在高压时吸附曲线没有明显变化．为更科学地计算煤层气资源量和可采潜力提供参考．     

电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理

研究了瓦斯对电磁辐射（ＥＭＥ）的影响规律及影响机制,对电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理进行了探讨,研究结果表明：煤体变形破裂时,电磁辐射与煤岩体的载荷及变形破裂过程密切相关,煤体中的瓦斯能使电磁辐射增强,瓦斯在煤体中的流动及冲击能产生电磁辐射;电磁辐射强度和脉冲数两项指标综合反映了工作面丧方煤体的突出危险程度,用电磁辐射法预测预报煤与瓦斯突出是可行的,煤岩电磁辐射技术在预测煤与瓦斯突出和冲击地压等方