干燥强度对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

为考察干燥强度对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响,以宝日希勒褐煤为研究对象,在恒温200℃条件下进行了4种不同强度的干燥试验,得到了不同全水分的干燥煤样。采用低温氮吸附法分析了褐煤的孔隙结构特征,并对原煤及不同干燥强度煤样的孔径分布、孔体积和比表面积进行了表征。试验结果表明:在恒温200℃干燥过程中褐煤煤质无明显变化;原煤及不同干燥强度煤样的孔隙结构特征基本一致,等温吸附曲线均属第Ⅱ类,吸附回线均属H3型;随干燥强度的增加,煤样的比表面积先减小后增大,总孔体积和平均孔径逐渐增大。复吸试验结果表明,不同干燥强度煤样的水分复吸量随中孔的增加而增大,选择适宜的干燥强度来减少中孔的增加是抑制褐煤水分复吸的有效途径。     

水分对受载原煤瓦斯解吸影响的实验研究

为研究水分对煤层瓦斯流动的影响规律,以焦作矿区赵固矿原煤为实验对象,利用热流固耦合实验系统完成了不同气体压力条件下含水率分别为0.9%、1.5%、2.2%、3.3%的受载原煤瓦斯解吸实验。实验结果表明:当含水率小于3.3%时,受载原煤100 min累计瓦斯解吸量随水分增加呈线性减小趋势;受载原煤水分增加时解吸速度指数、1 min时刻的瓦斯解吸速度均有减小趋势;当煤层中水分减小时,瓦斯解吸速度衰减的趋势减缓,瓦斯解吸更加平稳,使得工作面煤与瓦斯突出可能性减小。     

水分对煤低温氧化耗氧量影响的研究

水分在煤低温氧化过程中的作用具有两面性,根据其水分含量的多少促进或抑制煤的自燃。采用程序温升法研究了原煤样和50℃干燥煤样低温(≤100℃)氧化过程的耗氧量变化规律。对比分析表明,不同水分条件煤样耗氧量随温度的升高总体呈增加趋势,义马和朱仙庄原煤在初始阶段出现耗氧量减小,说明在100℃以前煤的升温特性主要受外在水分的影响;干燥后耗氧量相对原煤有显著增大,外在水分蒸发时吸收大量的热,以汽化潜热的方式带走,使煤体周围的热量不易聚集,且蒸汽压阻止了煤与空气中氧气的接触,外在水分在低温缓慢自热阶段主要起阻化作用;较低含水量与煤表面接触会释放一定量的润湿热而起到促进作用。     

煤样水分对煤与瓦斯突出预测参数测定的影响

为了考察水分对煤样的坚固性系数f和瓦斯放散初速度△p的影响,在实验中对多组煤样进行不同时间的浸水,使各组煤样的水分含量不同,再测定各组煤样的f值和△p;实验研究发现随着煤样浸水时间的延长煤样水分含量增大,煤样的坚固性系数也随之增大,而瓦斯放散初速度则随之减小,并且煤样水分对这2个指标的测定影响较大。因此,有必要对测定突出参数的煤样中的水分进行限制。     

围压循环加卸载作用下含瓦斯煤样渗透特性试验研究

煤与瓦斯突出综合假说明确了地应力、瓦斯及煤的物理力学性质对突出发生所起的主体作用。对比研究采动影响下型煤煤样和原煤煤样的渗透率响应特征,对于揭示两种煤样微细观结构损伤演化规律的异同、明确型煤煤样能否代替原煤煤样开展相关试验研究具有重要意义。以原煤煤样和型煤煤样为研究对象,采用自主研发的三轴煤岩渗透率试验系统,进行围压等幅循环加卸载渗流试验,研究渗透率对应力的响应特征。结果表明,两种煤样渗透率对应力的响应特征总体相似,但存在细节差异。①对于2种煤样,渗透率随围压的增大而减小,随围压的减小而增大,且任一次加载过程的渗透率均大于该次卸载过程的渗透率。②原煤煤样的渗透率在低围压阶段变化程度大,在高围压阶段变化程度小,而型煤煤样的渗透率在整个加卸载过程中几乎呈均等变化。③原煤煤样和型煤煤样的渗透率损害率D_k均随加卸载循环次数的增加和瓦斯压力的增加逐渐减小。④原煤煤样和型煤煤样的裂隙压缩系数c_f整体上随加卸载次数的增加而减小,随瓦斯压力的增加而增大。⑤原煤煤样的渗透率随瓦斯压力的增加而增大,型煤煤样的渗透率随瓦斯压力的增加而减小。用型煤煤样来代替原煤煤样...     

瓦斯放散初速度影响因素实验研究

通过实验测定了吸附时间、粒径、水分对瓦斯放散初速度的影响,并运用菲克定律进行了分析,为煤吸附解吸瓦斯机理的揭示提供一定的理论基础。结果表明,在煤样吸附瓦斯饱和前,吸附时间对瓦斯放散初速度影响较大,当吸附饱和后瓦斯放散初速度不再受吸附时间的影响;瓦斯放散初速度随粒径的减小而增大;瓦斯放散初速度随水分的增加而减小。     

褐煤微波脱水过程中水分的迁移规律和界面改性研究

针对褐煤脱水能耗高、易复吸的难题,运用自制微波脱水系统,对蒙东褐煤进行5种不同功率和4种不同粒度的脱水实验。建立了褐煤微波脱水的数学模型并采用有限差分法求解,实验结果与模型计算结果吻合良好。采用扫描电镜(SEM)和低温氮吸附仪测定脱水前后煤样的表面形态和孔隙结构。采用化学滴定法测定羧基和酚羟基官能团的变化。通过恒温恒湿复吸实验和热重分析确定煤样的复吸和自燃特性。发现微波脱水后褐煤复吸水分远低于热风干燥褐煤的19.87%,着火点也由原煤的275 ℃提高到295 ℃以上。说明微波脱水后褐煤的界面稳定性得到改善,不易复吸和自燃。     

水分对煤力学性能及冲击能量指数的影响研究北大核心

煤的破坏是能量驱动下的一种失稳现象,为探究水分对煤破坏过程中能量积聚与耗散的影响,开展了不同含水状态煤样的单轴压缩试验,并基于此对煤的力学性能及冲击能量指数进行分析。结果表明:随含水率的增加,煤样单轴抗压强度和弹性模量显著降低;煤样的初始压密阶段、塑性变形破坏阶段及峰后破坏阶段在全应力-应变过程中的占比均增大,线弹性阶段占比减小;煤样峰前积聚变形能减小,峰后损耗变形能升高,冲击能量指数降低;含水率增加使煤样由劈裂破坏转变为剪切破坏,在破坏时崩落的碎块粒径变大,碎块数量减少,破坏声响减弱;饱水状态下煤样较干燥状态煤样单轴抗压强度、冲击能量指数及冲击能量速度指数分别下降35.32%、86.07%、99.63%;采用煤层注水工艺能有效降低煤层冲击倾向性。     

水分对褐煤微观特性的影响研究

为了研究水分对褐煤微观特性的影响,采用低温真空干燥的方式对褐煤进行处理得到水分含量不同的褐煤,并对实验的3种煤样进行比表面积及孔径分析、自燃倾向性分析、原位红外光谱分析,结果表明:随着煤样水分的增大,煤样的最可几孔径逐渐增大,煤样的孔体积、比表面积和微分孔体积等表征煤样孔隙特征的参数与最可几孔径均有密不可分的联系;随着煤样水分的增大,煤样的物理吸氧量逐渐减小,减缓程度逐渐降低,煤样自燃倾向性加强,由Ⅱ类转向Ⅰ类;煤样中羟基、羧基及醚键会随着水分含量的降低而逐渐降低。     

不同pH值对酸化改性煤样瓦斯吸附特性的影响实验研究

为了探究选择合适的酸液对煤体进行改性增透,开展了不同pH值酸液改性煤样的吸附特性实验研究。通过采集焦煤煤样,制备了原煤及不同pH值酸化改性煤样8组试样,分别对试样进行了工业分析和物理参数测试,进而开展了等温瓦斯吸附实验。实验结果表明:相对于原煤试样而言,酸化改性在不改变煤样挥发分的情况下能减小煤样的灰分;改性试样的真密度与原煤煤样的真密度差别不大,而视密度都略有减小;随着压力的增大,改性煤样的瓦斯吸附能力明显大于原煤煤样,吸附常数a随着pH值的增大(pH=1除外)而减小,吸附常数b随着pH值的增大总体上呈减小趋势。研究表明:对于特定煤层选择合适的pH值溶液进行改性,可改变煤体的孔隙结构从而增加煤体的吸附能力,实现煤层增透效果。     

水分对突出煤层坚固性系数影响研究

为了研究突出煤层煤样水分对煤的坚固性系数影响,对不同水分煤样的坚固性系数进行测定,并对数据进行分析,结果表明:随着煤体内水分的增加,坚固性系数也随之增大。初始阶段,水分对坚固性系数的影响显著,坚固性系数f值增长迅速,随着水分的逐渐增加,坚固性系数增加会越来越小。为坚固性系数测定精确度,测定应先对煤样进行干燥处理。     

水分对煤全应力-应变过程渗流特征的影响

为探究水分对煤力学性质和渗流特征的影响，开展了干燥煤样和饱水煤样全应力-应变过程渗流实验，分析了2种含水状态煤样全应力-应变特征及渗透率演化规律。实验结果表明：干燥煤样全应力-应变曲线具有5个阶段，而饱水煤样仅具有4个阶段；饱水煤样在经历峰值应力破坏后，轴向应力跌落了36.82%，全应力-应变曲线中应变软化阶段消失；饱水煤样与干燥煤样相比，抗压强度下降了8.95%，弹性模量降低了8.54%，峰值应力降低了8.90%，应力跌落幅度增大了10.87%；干燥煤样渗透率随轴向应变增大而增大，整体呈线性关系；饱水煤样渗透率和应变的关系具有明显的阶段性，可分为稳定渗流阶段和快速渗流阶段；水分的存在会抑制煤体瓦斯渗流过程，在瓦斯抽采工程中应当注意煤层排水。     

煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

为研究含水率、粒径、温度等因素对煤样吸附瓦斯特性的影响,选取黄陵二号煤矿2^#煤层煤样,通过HCA型高压瓦斯吸附仪,采用正交实验法开展不同含水率、粒径、温度作用下煤样瓦斯等温吸附实验,得到了影响瓦斯吸附性能的主控因素。研究结果表明：不同含水率、粒径、温度条件下,煤的瓦斯吸附曲线均符合Langmuir理论;各因素对吸附常数a值的敏感性依次为粒径>温度>含水率,粒径影响程度是含水率的3.126倍、温度的4.458倍;各因素对吸附常数b值、吸附饱和度X值的敏感性依次为温度>粒径>含水率,温度对吸附常数b值的影响程度是粒径的3.946倍、含水率的7.719倍,温度对吸附饱和度X值的影响程度是含水率的4.947倍、粒径的1.918倍;煤样优先吸附水分,瓦斯吸附量随含水率的增大而减小;瓦斯吸附过程会放热,当温度升高时,瓦斯吸附量会减少;粒径减小,增大了煤样的比表面积,导致瓦斯吸附量增加。

     

水分对含瓦斯煤渗透特性影响的试验研究

以贵州玉舍煤矿3号煤层煤样为实验对象,利用自行研发的三轴渗透仪,进行了不同含水率条件下恒平均有效应力—变温度的三轴渗流实验。研究结果表明:型煤渗透率受水分的影响较敏感,渗透率与水分成反相关关系,并服从指数分布,且含水率越高,型煤的渗透率降低幅度越大;各种实验条件下,含瓦斯煤烘干煤样的渗透率均大于含水煤样的渗透率,且烘干煤样与含水煤样渗透率之间的减小幅度与含瓦斯煤样所受的平均有效应力大小有关;随着温度的增加,干燥煤样和含水煤样渗透率均呈减小趋势,但在55℃后,含水煤样渗透率略有增大。实验结论为贵州瓦斯灾害防治和煤层气的开发利用提供了理论依据。     

外加水分对煤中瓦斯解吸抑制作用试验研究

为研究外加水分对瓦斯解吸的抑制作用,在自制的实验装置上对不同外加水分煤样瓦斯解吸过程进行了测试.结果表明:水分具有抑制煤层瓦斯解吸的作用,当煤样水分由0.05％增至8.39％时,最大解吸瓦斯量由12.525 mL/g降至4.284 mL/g,降低65.80％,初始瓦斯解吸速度由2.07 mL/(g·min)降至0.33 mL/(g·min),降低84.06％;外加水对煤的最大抑制瓦斯解吸率为42.48％;瓦斯解吸指标随水分的增加呈现对数式减小,增加煤层水分,能够有效降低煤层瓦斯解吸指标值,实验条件下,当水分含量大于5.19％时,钻屑瓦斯解吸指标K1值降至消突临界值0.5 mL/(g·min1/2)以下.研究表明:采用煤层注水的方法来降低和消除煤层瓦斯突出危险性是可行的.     

烟煤型煤与原煤渗透特性差异的试验研究

为研究煤体渗透性实验中型煤和原煤的差异性,选择唐山矿和钱家营矿区的烟煤原煤和型煤煤样,通过渗流实验平台对原煤和型煤的渗透性进行试验研究。试验研究了围压对型煤和原煤渗透性的影响差异;以及围压和气体压力不变的情况下,煤样在不同含水率的条件下,水分对型煤的渗透率影响。试验结果表明,型煤和原煤的渗透性随着围压的增大而减小,型煤渗透性优于原煤,水分对型煤渗透率影响较为明显,渗流实验中煤样的选取对结果有着较大的影响。     

水分对卧龙湖煤矿8~#煤层钻屑瓦斯解吸指标的影响研究

为了研究水分对钻屑瓦斯解吸指标的影响规律,通过实验室注水实验,记录并分析煤样在不同水分含量下的钻屑瓦斯解吸指标。结果表明:钻屑瓦斯解吸指标随着瓦斯吸附平衡压力的增大而增大,且与瓦斯压力呈幂函数关系;钻屑瓦斯解吸指标随着含水量的增加而降低,且水分初始增加时,对其影响较大;不同水分含量下的钻屑瓦斯解吸指标临界值不同,现场应用时需要考虑煤层的实际水分含量,从而提高突出预测准确率。     

水分对煤岩体声波波速影响实验研究

水分对煤岩体声波传播波速有重要的影响,而煤样微观孔裂隙结构及所含胶结物又直接影响煤岩体的含水率。为此,利用SEM扫描电镜对煤样进行扫描,分析其微观孔裂隙结构及所含胶结物和吸水能力,然后通过对煤样在常温常压下吸水,测定不同吸水率条件下的声波波速,探寻煤岩体波速随水分不同的变化规律。研究结果表明:官地煤样有少量的微孔隙,并有微量的胶结物碎屑存在;马兰8#煤样表面特征无明显的孔隙、裂隙结构特征,却可以看到较多胶结物碎屑。马兰8#煤样的吸水率为2.49%,而官地煤样的吸水率仅为1.31%。随着吸水率的增大,煤样内纵横波波速有增大趋势。波速变化的机理主要受煤样含水量和煤样弹性模量变化两种作用的相互影响。     

不同水分含量煤自燃过程热特性实验研究

煤自燃的发生发展是煤氧化放热与热量散失的动态过程,当放热量大于散失的热量,便促进煤氧反应加速,直至自燃。煤中水分的存在影响着煤氧化产热与松散煤体的热传导能力,因此,以神东布尔台42201-1工作面煤样为实验对象,开展了热重(Thermogravimetric, TG)和差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)联用实验,根据煤自燃过程中特征温度点划分出煤自燃进程,并分析煤中水分含量对煤自燃过程失重特性与放热特性的影响。采用激光闪射法测试分析了不同水分含量煤低温氧化过程中热扩散系数a、比热容C_p与导热系数λ的变化规律,以升高单位温度引起的热扩散系数变化量与比热容变化量表征温度对热扩散系数与比热容的敏感度,并分析煤低温氧化过程热传导特性。结果表明:在实验的水分含量下,煤中水分含量的增加抑制了煤自燃过程,实验终止时煤自燃失重量随着水分含量的增大而减小,煤中过多水分含量阻碍了煤氧反应进行,放热量随煤中水分含量的增加而降低。在煤样各水分含量下,热扩散系数随温度的升高呈先减后增趋势,敏感度为0时的临界温度随水分含量的增加而增...     

围压对原煤和型煤渗透特性影响实验研究

为研究型煤与原煤的渗透特性与围岩应力之间的关系,使用MZY-Ⅰ型煤层渗透率测定仪分别对原煤与型煤进行渗透率测定,分析了不同围压、不同瓦斯压力下原煤与型煤渗透率的变化规律。研究结果表明:(1)在围压不变的条件下,受Klinkenberg效应的影响,原煤与型煤的渗透率随瓦斯压力的增大而减小,且煤样渗透率随瓦斯压力的增加呈负指数函数变化;(2)在瓦斯压力不变的条件下,原煤及型煤煤样的渗透率与围压呈负相关关系;(3)在相同条件下,型煤的渗透率大于原煤;随瓦斯压力增大原煤渗透率下降幅度小于型煤。