煤层中一氧化碳吸附规律及影响因素研究

摘要

一氧化碳作为煤炭早期自然发火的标志性气体已经得到认可，但是近年来，国内外许多中、低变质程度矿井发现一氧化碳超标现象，并采取了大量的预防措施，但最终发现煤层未曾发生自然发火，对企业造成了大量不必要的经济损失，妨碍了正常的安全生产。 为了确定煤层吸附一氧化碳的规律和影响因素，在东欢坨、荆各庄、崔家寨和林南仓4个煤矿的不同煤层采集了24个典型煤样，对煤样进行了工业分析、元素分析、煤岩分析，测定了煤样的孔隙结构及其在不同温度、不同压力下对一氧化碳的等温吸附数据。 对实验数据进行分析，得到如下结论： 当温度较低时，煤对CO的吸附量与压力之间的关系可以用Langmuir方程来描述；温度较高时，吸附量与煤层压力之间呈线性增加关系。 吸附量与挥发分含量在低压阶段呈线性增加关系，随着压力的升高，煤对一氧化碳的吸附量与挥发分大体上呈凹型曲线关系。 吸附量与碳氢比在低压阶段呈线性增加关系，随着压力的升高，煤对一氧化碳的吸附量与碳氢比大体上呈凹型曲线关系；其中氧元素含量对低阶煤的吸附也有很大影响。 镜质组、惰质组含量对吸附量有较大影响，吸附量与镜质组含量之间呈凸型关系，与惰质组含量呈增加关系；而且低阶煤中惰质组含量对吸附一氧化碳的影响大于镜质组的影响。 低阶煤中大孔、中孔、过渡孔对煤吸附一氧化碳影响较大。 利用Mathematic程序、Qm等软件建立了不同压力下吸附量与主要指标间关系的回归方程，确定了煤对一氧化碳的吸附模型，为进一步研究一氧化碳在煤层中的赋存机理提供了理论依据。