在交变电场声场作用下煤解吸吸附瓦斯特性分析

在交变电场、声场作用下对煤解吸、吸附瓦斯特性进行了实验研究。得出在交变电场作用下，煤样吸附甲烷的量能很好地遵从Langmuir方程。随交变电场电压增大，吸附常数a变化不大，而吸附常数b却逐渐减小。交变电场的作用减弱了煤的吸附能力和解吸能力，减缓了含甲烷煤的解吸过程。声场的作用使煤的吸附量明显减少，吸附能力降低，且煤的瓦斯吸附量随声强增大而减小。     

静电场对煤放散瓦斯特性影响的实验研究

研究静电场作用下含瓦斯煤体的放散特性和致因机理,结果表明：静电场主要影响了Δp的45～60 s的放散过程;放散初速度随着电压的升高而变大（变小）,在某一特征电压下达到最大值,其后逐渐趋近平缓;特征电压累计加电时,Δp呈现上下波动中趋大（趋小）的现象,在撤掉电场时Δp并未回落至初始值,并保持一定的时间记忆效应,可能使煤体发生了塑性损伤。其机理是静电场使得煤表面的吸附势阱深度增加和电负性增强两者相互竞争的结果。     

静电场对煤样吸附瓦斯的影响研究

为研究静电场对瓦斯吸附作用的影响,运用EST802静电发生器对不同煤样分别施加0、4、8、12、16 k V的恒定电压,然后采用WY-98B吸附常数测定仪测定各煤样的瓦斯吸附量及Langmuir吸附常数a、b值。得出:在相同实验条件下,加场前后煤样瓦斯吸附量随电压升高而增加,b值相对a值变化明显,且呈增大趋势;对于不同煤阶不同破坏类型煤样受静电场影响程度上有:中高变质的烟煤大于无烟煤,软煤大于硬煤,且煤岩组分对含瓦斯煤样的电场响应程度影响较大。     

高温热效应对煤孔隙结构及其吸附特性的影响

通过对水浴处理温度为40、60、80℃的原煤样进行压汞实验以及30℃煤的高压等温吸附试验,探究热效应对煤的孔隙结构及其吸附特性影响。实验结果表明:随着水浴温度的升高,煤的孔容、比表面积和孔隙度呈现上升趋势,但各个孔隙所占的孔容比却变化不一,煤体在60～80℃温度区间孔隙度随温度的增长速度也远远大于40～60℃区间;煤样水浴处理的温度越高,到达吸附极值所需的平衡瓦斯压力越大;等温吸附常数a值亦随水浴温度的升高而增加,且60～80℃水浴温度段a值增加量要低于40～60℃温度段。     

煤表面非均匀势阱吸附甲烷特性数值模拟

利用蒙特卡洛方法建立了煤与甲烷吸附动力学的数值模型,并对两种非均匀势阱煤样模型的吸附甲烷过程进行计算,分析其在不同温度与吸附压力下吸附甲烷特性以及吸附热的变化规律。研究表明:非均匀势阱煤样模型等温吸附过程与理想朗格缪尔曲线有明显不同,等压吸附过程可利用负指数规律精确描述。煤样模型势阱深度分布的非均匀特征对煤与甲烷吸附热,以及吸附量对于温度和压力的敏感性均有一定影响。通过对不同吸附压力下吸附速率参数b的拟合计算,推导出非均匀势阱等温吸附方程,物理实验验证表明该方程对真实煤样吸附解吸甲烷过程的描述比理想朗格缪尔方程更加精确。     

天然交变电场法在探查古巷中应注意的若干问题

从方法可行性确认、现场测量设计、野外观测质量保证等三个方面提出天然交变电场法在矿山古巷探查实施中的若干具体要求。从方法原理上探讨论证了可供参考操作的具体措施。     

突出孔洞构造煤与原生结构煤瓦斯吸附特性对比研究

为研究突出孔洞构造煤与原生结构煤孔隙特征对瓦斯吸附特性的影响,以三甲煤矿突出孔洞构造煤和原生结构煤为研究对象,运用压汞和液氮吸附实验相结合的方法对不同结构煤体孔隙结构进行研究;结合Menger几何模型分析不同结构煤体孔隙分形特征,进一步阐述孔隙结构分形特征对瓦斯吸附特征的影响。结果表明:原生结构煤与突出孔洞构造煤均存在滞后环,且突出孔洞构造煤的滞后环明显大于原生结构煤的滞后环;突出孔洞构造煤分形维数大于原生结构煤,突出孔洞构造煤孔隙复杂程度比原生结构煤高,突出孔洞构造煤孔隙复杂程度为瓦斯的吸附准备了良好条件;突出孔洞构造煤整体孔隙发育情况比原生结构煤要好,微孔、小孔阶段孔隙发育情况远大于原生结构煤。     

东曲矿软硬煤瓦斯吸附特性对比研究

为研究不同软硬煤瓦斯吸附特性,以山西古交矿区东曲矿为研究对象,针对2组不同变质程度的软硬煤,通过高压容量法测试了其瓦斯吸附性能;同时对不同软硬煤开展了低温液氮吸附实验,分析了其孔隙结构特征,从煤体微结构层面揭示了不同软硬煤的瓦斯吸附控制机理。研究结果表明:不同软硬煤之间存在较大的吸附差异性,瓦斯吸附参数VL最大值是最小值的1.5倍;在不同软硬煤中,微孔所占比例均大于50%,煤中的孔比表面积主要由小于10 nm的微孔所贡献;构造变形作用使得煤层中的原生孔隙裂隙系统被破坏,孔隙直径减小,微孔比例增加,孔隙比表面积也在不断增大,因而,软煤较硬煤拥有更强的吸附性能。     

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。     

煤的等温吸附曲线对比研究

以贵州官仓煤矿C4煤层为煤样,进行30、40、50℃下的吸附实验,并采用吸附势理论和吸附热理论对40℃和50℃煤的等温吸附曲线进行预测,对比得出预测精度较高者。研究结果表明,吸附势理论和吸附热理论在预测等温吸附曲线时都具有较高的预测精度,前者的预测精度比后者的高,前者的误差分布优于后者的;随着预测压力的增大,吸附势理论预测的相对误差逐渐减小,吸附热理论预测的相对误差先减小后增大呈U型,并在4.5 MPa左右达到最小。     

直流脉冲电场对煤的甲烷吸附特性的影响研究

为了研究电场作用对煤的甲烷吸附能力及吸附常数a、b值的影响,采用了直流脉冲电源,通过改变直流脉冲电场频率来进行实验研究。结果表明:在外加直流脉冲电场作用下,煤的甲烷吸附特性仍然遵循朗格缪尔(Langmuir)等温吸附曲线;直流脉冲电场对煤的甲烷吸附特性有抑制作用,即随着电场频率的增大,煤对甲烷的吸附量减少;直流脉冲电场减小了煤的比表面积,从而使煤对甲烷的吸附能力减弱;同时,煤的吸附常数b值随着直流脉冲电场频率增大成负指数减小,而吸附常数a值则基本不变。     

静电点火下煤粉爆炸特性研究

为完善粉尘爆炸测试方法,建立了一套基于20L球形爆炸装置的煤粉爆炸特性参数的测试系统。实验采用大能量静电点火对不同粒径的煤粉-空气混合物的爆炸特性进行了研究,测得了不同实验条件下煤粉的爆炸特性参数。实验结果表明,随着煤粉浓度的增加,爆炸压力、压力上升速率等爆炸参数先增大后减小;煤粉粒径对其爆炸特性影响很大,煤粉粒度越小,爆炸烈度越强烈;随着点火能量的增大,爆炸压力、爆炸压力上升速率等爆炸参数逐渐增大,当点火能量增大到一定值时,这些参数又趋于稳定。     

六盘水金佳井田煤岩特征研究

通过显微镜鉴定、X射线衍射(XRD)、等离子发射光谱(ICP-AES)等方法研究了六盘水煤田金佳井田1号层和3号层两个煤样的宏观和显微煤岩特征、煤质特征、XRD图谱和微量元素特征。结果表明, 1#煤样属于半暗煤, 无机矿物质主要为方解石和石英; 3^#煤样属于半亮煤, 主要无机矿物质为石英。两个煤样的有机显微组分以镜质组为主, 3^#煤样的变质程度比1^#煤样大, 都属于低灰、低硫、高热值的烟煤, 可作为优质动力煤使用。煤样中微量元素Mn、Cd、Be、Y含量高于我国及世界煤的均值, 其中Be和Y有一定的综合利用潜能, Cd存在潜在的环境危害, 在煤炭加工利用中需要重视。     

延迟突出煤吸附甲烷特性的研究

采用容量法对延迟突出煤吸附甲烷的特性进行了研究,结果表明：吸附常数ａ较大且ｂ较小时,易发生延迟突出;延迟突出煤的吸附／解吸动力学过程遵从吸附／解吸－扩散控制模型等,延迟突出煤样的放散能力较弱,导致了煤瓦斯突出的延迟。     

煤对气体吸附特征的研究现状及应用前景展望

在查阅大量技术文献的基础上,就煤对气体的吸附—解吸方式、特性、模型、影响因素及国内外研究现状等方面进行了综述,分析了当前我国煤的瓦斯吸附—解吸理论研究和技术应用中存在的问题和不足,并从瓦斯安全控制的角度,提出了煤层注气置换、驱替解吸的研究发展趋势和需要解决的技术问题。     

准格尔矿区酸刺沟煤矿水文地球化学特征研究

为了准确判别酸刺沟煤矿井下各出水点的充水水源,开展了不同含水层水文地球化学特征研究,结果表明:黄河侵蚀下切奥陶寒武地层,黄河东岸以泉的形式排泄补给黄河水,形成SO_4·HCO_3-Na·Ca型或Cl·SO_4-Na·Mg型水;煤层顶底板各层水的水化学特征比较接近,均属于HCO_3-Ca·Mg·Na型水;岩溶地下水通过黄河底部侧向补给黄河西部隐伏奥灰含水层,形成HCO_3·Cl-Ca·Na型水,且奥灰水与黄河水有较密切的水力联系。分层聚类分析取距离阈值3,可以将所有水样分为4大类群,区分出各含水层水。     

煤的吸附特性与表面能关系的实验研究

为建立煤的吸附特性与表面能的定量关系,利用悬滴法恒温27℃测试不同浓度下的APG(烷基糖苷)溶液表面张力,以及利用躺滴法测试临界胶束浓度下APG溶液在煤表面的平衡接触角,进而计算出煤的表面能。研究结果表明:APG溶液在煤表面形成的接触角远小于水在煤表面形成的接触角,同时随着煤变质程度的提高呈现先增大后减小的趋势,这是APG分子与煤之间分子间作用力及煤表面疏水官能团联合控制的结果;随着煤样变质程度的提高,煤的表面能与吸附常数a皆呈现先减小后增大的趋势;表面能随吸附常数a的增大较好的服从指数函数变化规律,根据回归模型,煤的表面能最后趋近于35.63 m N/m。     

呼吉尔特矿区葫芦素煤矿水文地球化学特征研究

为了弄清葫芦素煤矿各含水层的水文地球化学特征,特别是对主采煤层(2-1煤)存在水害影响的侏罗系含水层,利用各含水层中水化学数据开展了相关研究,结果表明:葫芦素井田内,各含水层可划分为第四系松散孔隙含水层、白垩系孔隙裂隙含水层和侏罗系砂岩裂隙含水层,水体中矿化度自上而下逐渐增加,从500 mg/L逐渐增至5 700~7 800 mg/L,水化学类型变化过程为HCO_3-Ca·Mg型→HCO3-Na型→SO_4-Na型→SO_4·Cl-Na型。     

复合因素作用下煤样吸附甲烷的特性实验研究

为研究复合因素作用下煤样吸附甲烷的特性,利用高压瓦斯吸附装置进行温度、粒径对煤样吸附甲烷特性的影响实验,运用Langmuir单分子层吸附理论对实验数据进行拟合,应用多因方差分析的方法分析了温度、粒径二者复合条件下对煤样吸附甲烷性能的影响。实验结果表明:温度因素对煤样吸附甲烷的影响明显大于粒径因素对煤样吸附甲烷的影响,粒径对煤样吸附甲烷的影响较小,温度和粒径对煤样吸附甲烷的性能无交互影响作用,温度和粒径对煤样吸附甲烷的影响是相互独立的。