降温促进煤体对瓦斯吸附效应的试验研究

为了减少煤样取心过程瓦斯漏失量和准确测定煤层瓦斯含量,提出了煤样冷冻取心技术,并开展了环境温度对煤体瓦斯吸附特性的影响研究。采用自制温控吸附装置,在20、-10、-20、-30℃条件下,对不同变质程度的无烟煤、贫煤、气肥煤的瓦斯等温吸附特性进行测试,分析环境温度对煤体瓦斯吸附特性影响,研究煤体降温对促进瓦斯吸附的影响规律。研究结果表明:煤体瓦斯饱和吸附量随温度降低线性增大,且随单位温度降低,气肥煤、贫煤和无烟煤饱和吸附量分别增大0.130、0.148、0.189 cm3/g。同时环境温度降低,随之瓦斯吸附平衡压力增大,煤体瓦斯吸附增量百分比先速减,而后缓减直至趋于稳定。降温促进了煤体对瓦斯的吸附,且环境温度越低,煤体对瓦斯的促吸效果越明显。同一吸附平衡压力下,降低单位温度瓦斯吸附增量百分比仅与煤的性质有关,与其温度环境无关。     

低温下温度对无烟煤瓦斯吸附能力的影响

井下直接测定煤层瓦斯含量时,常出现煤样温度过高、瓦斯放散量过多导致损失量的推算不准确,使煤层瓦斯含量的测值出现偏差。基于0℃以上的常温时煤对瓦斯的吸附能力随温度降低而增强的性质,提出冷冻取煤样方法,减少吸附瓦斯的损失量,使瓦斯含量的测值更准确。通过实验探究了低温下温度对煤的瓦斯吸附能力的影响,从理论上证明该方法可行。     

低温环境无烟煤瓦斯吸附特性研究

以焦作无烟煤为研究对象,采用自制高低温吸附装置,通过对煤在-30,-20,-10,20,30℃下瓦斯吸附过程的测试,研究煤在低温环境下的瓦斯吸附特性。实验结果表明:温度对煤的瓦斯吸附量影响效应明显,温度越低,煤的瓦斯吸附量越大;在低温环境下(0℃以下),吸附常数a、b值随温度降低而增大,温度每降低1℃,a值升高约18%,b值升高约4%。在取心过程中,降低环境温度,可以增加煤的瓦斯吸附能力,减少井下钻孔取心过程的漏失瓦斯量,提高瓦斯含量测值的准确性。     

低温环境无烟煤瓦斯解吸特性研究

以焦作无烟煤为研究对象,采用自制高低温解吸装置,对-40,-30,-20,-10,0,20,30℃下煤的瓦斯解吸规律进行模拟测试,研究低温环境下煤的瓦斯解吸特性.结果表明:低温环境下,温度对解吸量影响显著,温度越低解吸量越小;压力对解吸量影响显著,压力越低解吸量越小;粒径越大解吸量越小,但存在极限粒径.低温取芯可以有效地降低环境温度,降低瓦斯压力,并能够保证煤体的完整性,从而显著减少取芯过程中瓦斯的损失量,提高煤层瓦斯含量测定的准确性.     

含瓦斯型煤吸附/解吸特性研究

为解决煤层瓦斯含量测定不准的问题,采用型煤对其不同温度下的吸附/解吸特性进行测试研究。研究结果表明:随着温度的降低,型煤的吸附常数a、b值迅速增大;同一温度下,型煤的解吸量随着时间的增大而逐渐增加,吸附平衡压力越大,其解吸量越大;型煤的解吸量Q与时间t、温度T及压力p满足Q=((Cp+D)T+ep+f)t~((hp+g)T+mp+n)的关系,式中:C、D、e、f、h、g、m均为拟合参数。