煤低温氮吸附等温线的试验研究

<正> 一、概述为了探讨煤的微孔结构,我们用 ASAP—2000型微孔测定仪完成了一百多个不同煤岩组分、不同变质程度以及不同破坏类型煤的试验测试。本文拟就上述煤样的测试结果讨论煤的吸附低温氮气的等温线特征,探讨它们的孔意义。     

基于液氮吸附法对煤的孔隙特征研究与应用

为了探讨煤微孔隙孔径分布特征和孔结构特征,结合不同变质程度煤及不同煤体结构煤的液氮吸附试验结果,对煤的孔隙特征和液氮吸附—脱附曲线特征进行了分类研究,并将分类结果与煤储层评价结合进行了综合研究。研究结果表明:煤的液氮吸附曲线属于BET分类方案的Ⅱ型吸附等温线。依煤的孔径特征将液氮吸附曲线划分为3类:以微孔为主的A1类;以微孔和小孔为主的A2类;以微孔、小孔、中孔为朱的A3类。同时,据煤的孔隙类型将煤的液氮脱附回线划分为3类:D1型以一端开口的孔为主;D2型以孔径小于4 nm的一端开口孔为主,大于4 nm以两端开口的孔和墨水瓶孔为主,同时含有少量的一端开口的孔;D3型主要为狭窄的缝形孔。在煤层气勘探开发有利区预测时应该首选A2D3型煤储层,在煤层气含量相同的情况下应该首选A3D3型煤储层。     

不同煤阶煤孔隙特征及其吸附能力响应

我国是煤炭资源大国,煤层气储量规模相当可观,但煤储层又具有低孔、低渗的不足,照搬国外或常规石油天然气的开采程序和方法已被证实是走不通的。应结合实际,根据不同地质条件、不同煤阶的开采程序,进行孔隙特征研究。煤孔隙特征、连通性和吸附能力对煤层气开采影响尤为重要,为研究煤孔隙结构特征随煤变质程度的变化关系及其吸附能力的响应特点,采取不同地区不同变质程度煤样,进行压汞测试和等温吸附实验。实验结果表明,煤孔隙度和平均孔径均随变质程度增加呈现降低—升高—降低的趋势;煤中孔隙连通性随煤变质程度增加逐渐变差;随煤变质程度增加,其最大吸附能力也呈现降低—升高—降低的总体趋势。     

长平井田3号煤孔隙特征

煤孔隙对煤层气赋存及运移具有关键控制作用,为了探究长平井田3号煤孔隙特征,为煤层气开发提供理论支撑,采用低温液氮吸附法对煤孔隙特征进行了研究。结果表明:受煤自身属性,煤岩组分、煤中矿物质含量、构造应力、煤变质、煤体破坏程度等地质要素的影响,煤孔隙形态复杂多样,样品间的孔径、孔比表面积及孔容存在显著分异。在众多影响要素中,煤变质作用对煤孔隙特征参数比表面积和孔容影响更为显著,煤体结构影响次之,煤变质程度升高,煤的孔比表面积随之增大,孔容减少。煤的孔比表面积和孔容总体随煤体破坏强度增加而呈增大趋势;煤变质煤中孔隙主要为墨水瓶孔、两端开口的狭缝、一端开口圆筒形孔及平板形孔圆筒孔;孔隙基本为介孔,微孔和大孔不甚发育,煤中开放型孔(有效孔)发育一般,煤孔比表面积和孔容相对偏低,不利于煤层气储集和高效渗流产出。     

不同变质程度煤孔隙结构分形特征对瓦斯吸附性影响

为研究不同变质程度煤孔隙结构分形特征及其对瓦斯吸附特性的影响,通过压汞试验测试了9组不同变质程度煤样孔隙结构,利用Menger海绵模型分析了不同变质程度煤孔隙结构分形特征,结合煤样吸附常数,研究了孔隙结构分形特征对瓦斯吸附特性的影响。研究结果表明,煤孔隙在不同孔径段具有不同的分形特征,渗流孔分形维数D_1和吸附孔分形维数D_2均随变质程度的增加呈线性增大。煤孔隙分形特征对瓦斯吸附特性具有一定的影响,渗流孔分形维数D_1与吸附常数b呈良好的线性关系,与极限吸附瓦斯量a的关联性不大,表明渗流孔分形维数D_1对吸附瓦斯速率影响较大,对吸附能力影响较小;吸附孔分形维数D_2与极限吸附量a呈正相关关系,与吸附常数b关联关系不明显,说明吸附孔分形维数D_2对瓦斯吸附能力影响较大,对吸附瓦斯速率影响不明显。     

基于压汞、低温N_2吸附和CO_2吸附的构造煤孔隙结构表征

我国煤层受多期次构造运动影响构造煤普遍发育,构造煤孔隙大小分布尺度较广(毫米～纳米级),孔隙结构较为复杂。不同尺度的孔隙结构控制着煤层气的吸附-解吸(孔隙表面)、扩散(纳米级孔隙)与渗流(微米～毫米级孔隙)等过程,是影响煤层气储存与运移的重要因素。为研究构造煤不同尺度孔隙结构的分布特征与演化规律,在潞安矿区采集4种破坏类型煤样,利用压汞法、低温N_2吸附法及CO_2吸附法分别测试了煤样的孔隙分布特征,对比分析了各测试方法的优势孔径段,提出利用CO_2吸附法表征构造煤微孔(2 nm)、低温N_2吸附法表征介孔(2～50 nm)、压汞法表征大孔结构(50 nm)的孔隙结构多尺度联合表征方法。实验结果表明所采煤样的孔容和孔比表面积均主要分布在微孔阶段,在0. 6 nm左右时的孔隙孔容量和孔比表面积达到最大,其中微孔容占总孔容的70%以上,微孔孔比表面积占总孔比表面积的99%以上,煤中孔容和孔比表面积分布存在微孔大孔介孔的规律。分析构造煤孔隙特征与煤体破坏类型的关系,随煤破坏程度增加,孔容和孔比表面积逐渐增高,大孔孔容比及介孔孔容比逐渐增大,微孔孔容比逐渐减小;孔容增幅主要体现在大孔阶段,比表面积增幅则主要体现在微孔阶段。其中大孔演化主要受控于角砾孔、碎粒孔及摩擦孔等外生孔,介孔演化受控于煤的大分子堆叠结构及分子间距,微孔演化主要受控于煤中芳香层片大小及排列方式。     

不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究

为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。结果表明：4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,变质程度越高煤样的微孔分布非均质性越强,其微小孔拥有更大的比表面积,将会为瓦斯气体提供更多的吸附位,拥有更大的解吸量;4种煤样的微孔孔径多分布在孔隙空间较为狭小的区域中,约为7～9 nm;微孔结构在弱变形作用下的非均质性明显,在此区域内,较大的孔径分布均一;但从整体看,其连通性与变质程度关系不明显且孔隙以聚集和分布不均匀为主导。     

低温氮吸附法与煤中微孔隙特征的研究

对不同矿区24个煤样作了低温氮吸附试验,分析了吸附等温线及吸附回线的形态、类型,划分出L1,L2,L3型3种煤的低温氮吸附回线类型,讨论了共与煤中微孔隙发育特征的关系。试验结果表明,煤中孔隙是从小至分子级（孔径约0．86nm）大至无上限的较连续的孔系统,其中孔形结构可分为：开放型透气性Ⅰ类孔;一端封闭的不透气性Ⅱ类孔;细颈瓶形Ⅲ类孔,煤中孔径约小于3nm的孔大多为一端封闭的Ⅱ类孔;细颈瓶形孔的瓶劲直径也是3nm左右。     

煤岩类型控制下的微观孔隙结构及吸附特征研究

为了深入研究煤储层微观孔隙结构及其吸附特征,选取了韩城矿区石炭系上统和二叠系下统的煤岩进行了低温二氧化碳吸附和液氮吸附/脱附实验,探讨了不同煤岩类型的微观孔隙结构,并在此基础上采用甲烷等温吸附技术,对比了不同煤岩类型的吸附特征。实验结果表明,煤岩类型不同,D-R比表面积和D-A总孔容不同,从暗淡煤到光亮煤随着镜质组含量的增加微孔含量变大,D-R比表面积和D-A总孔容呈现出增加的趋势,而中孔的BET比表面积和BJH总孔容则恰恰相反,因此,与微孔含量较高的光亮煤相比,微孔含量较低的暗煤吸附能力较差,半亮煤和半暗煤次之。就煤岩类型孔隙结构而言,光亮煤和半亮煤一般以一端封闭的Ⅰ型孔为主,半暗煤以Ⅱ型开放孔为主,而暗淡煤则以Ⅲ型墨水瓶孔为主。     

典型软硬煤全孔径孔隙结构差异性研究

煤体孔隙结构研究主要侧重于某一种孔隙结构测定技术方法,而单一测定方法在原理上不能准确表征煤体多尺度孔裂隙结构特征。在分析压汞法、液氮吸附法、二氧化碳吸附法以及小角X射线散射法4种试验方法的试验原理、适用条件和煤体物性特征基础上,提出了基于数据融合的煤全孔径孔隙结构集成测定和表征方法。采用新方法从孔隙形状、孔容、比表面积、孔径分布4个方面,研究了2种不同变质程度软硬煤孔隙结构的差异性。结果表明:煤全孔径孔隙结构集成测定和表征方法融合了上述4种方法测定孔隙结构的优势,结果更可靠、合理; 2种煤样的软煤总孔容大于硬煤,软硬煤大孔孔容所占比例最大,且两者阶段孔容的差异性主要在于中孔和大孔阶段,其中中孔差距最为明显。而软煤微孔孔比表面积远大于硬煤。构造作用对于高变质程度煤的中孔孔容发育影响最大,对于低变质程度煤的大孔孔容发育影响最大;构造作用对于低变质程度煤的微孔表面积影响较小。上述研究成果为开展煤体多尺度孔隙的瓦斯吸附、运移规律和机理研究奠定了物性基础。     

大力加强科技创新以科学技术引领企业又好又快发展

阐述了煤炭基建施工企业科技创新的重要性。结合中煤第一建设公司科技创新情况,介绍了煤炭基建施工企业科技创新活动谋划与部署的具体内容及应采取的措施。     

SMA超弹性及减隔震器的研究与发展

讨论了影响SMA超弹性性能的主要因素,分析了两种不同的超弹性本构关系,总结了SMA超弹性阻尼器在工程振动控制领域的最新研究进展,包括各种阻尼器的减、隔震效果及作用机制,布置方式和优化设计等,展望了SMA在减、隔震方面的发展趋势。     

VB和Surfer接口研制及在地表移动变形的应用

移动变形等值线图是描述矿区地表移动和变形分布的主要途径,但其绘制方法比较烦琐。为了克服该方法的不足,开发了VB和Surfer接口程序,将其绘图功能集成到地表移动变形预计应用程序中,实现了等值线的自动绘制,为预测结果的正确分析提供可靠的基础图件。实例验证表明,该方法不仅减少了编程量,而且提高了作图效率。     

大直径锚索及机具的研究与应用

目前我国煤矿井下锚索规格普遍采用φ15.24mm和φ17.8mm,在地质条件复杂和地压大的条件下,锚索常出现拉断现象。为保证巷道支护稳定和安全,研制出φ18.9mm和φ21.6mm大直径锚索,使锚索最大承载力分别比φ15.24mm和φ17.8mm锚索提高12%和38%。对大直径锚索的研制以及对配套锚具和施工机具的研制进行了表述,同时对煤矿井下使用情况进行了介绍。     

SMA超弹性及减隔震器的研究与发展

讨论了影响SMA超弹性性能的主要因素，分析了两种不同的超弹性本构关系，总结了SMA超弹性阻尼器在工程振动控制领域的最新研究进展，包括各种阻尼器的减、隔震效果及作用机制，布置方式和优化设计等，展望了SMA在减、隔震方面的发展趋势。     

科技进步与科技期刊的发展

从投稿方式、审稿方式、作者群3方面,探讨了科技期刊的发展。     

建安工程投标报价方法及策略

通过对现阶段经济发达地区工程投标报价方法的分析 ,对工程投标报价改革的方向及策略进行了探讨     

煤与瓦斯突出事故案例分析及灾害防治

通过对煤与瓦斯突出事故案例的剖析,提出了地应力、瓦斯压力是煤与瓦斯突出发生、发展的动力,而煤体(或岩体)的坚固性则是起阻碍突出发生的力。总结了煤与瓦斯突出事故教训,提出了防治煤与瓦斯突出事故发生的预防措施。     

煤炭选运科技创新实现内涵增效

风水沟煤矿通过科技创新,对煤炭运输及选煤系统进行了一系列技术改造,推广应用了煤仓旋流输送器、博后筛,对矿井和选煤厂主要运输设备进行了更新和改造使煤炭选运能力、块煤产率及煤炭分级有了大幅度的提高,走出了一条依靠科技内涵增效之路。     

大中型选煤厂集散式监控系统的设计与应用

通过对选煤厂生产性质及工艺特点的比较与分析 ,深刻地阐述了大中型选煤厂集散式监控系统的设计内容与构成 ,系统配置及其应注意的问题等。