无烟煤软硬煤屑瓦斯解吸规律的尺度效应

摘要

瓦斯解吸规律对煤层瓦斯含量测定，突出危险性预测，损失量推算，钻屑瓦斯解吸指标校正等都存在重要的意义。本文主要以九里山无烟煤不同粒度软硬煤屑为对象，采用高压等温吸附法、煤粒瓦斯解吸模拟实验法和低温液氮吸附法，对所需煤样进行研究分析。着重从粒度方面，并以平衡水煤样作为对比，研究了软硬煤瓦斯吸附性能的差异、软硬煤瓦斯解吸规律的尺度效应和软硬煤孔隙结构特征差异等内容。
　　通过对干燥煤样和平衡水煤样各种粒度的软硬煤进行拟合分析时发现，在相同时间段内，随着吸附时间的延长，瓦斯压力的增大，煤粒对瓦斯的吸附量都在增加，前期吸附速率大于后期。同种破坏类型，不同粒度的煤样，其 a值总是随着粒度的减小而增大，增大的趋势随着粒度的减小而减小。三种粒度的软硬煤，不管是干燥煤样还是平衡水煤样，都随着粒度的减小，软硬煤之间的吸附差别也越来越小，以至于软硬煤吸附等温线基本重合。
　　通过瓦斯解吸模拟实验结果表明，软硬煤瓦斯累计解吸量因粒度的不同而表现出差异性，大致是粒度越小瓦斯解吸速率越快，越能在较短时间内达到解吸的最大值，同时粒度越小解吸速度的衰减也越快，软煤初始解吸速度明显大于硬煤。此外解吸参数，如解吸初速度V1、时间特性指数Kt值、粒度特性指数Kd值、扩散参数 KB值和扩散系数D值也是软硬煤差异的重要影响因素。通过对解吸数据进行相关度拟合发现，硬煤能更好的适用于经验公式，软煤仅在解吸初始阶段有较高的拟合度。以文特式、乌斯基诺夫式和王佑安式拟合时能得出最为理想的拟合效果。平衡水煤样尽管水分含量有所增加但并不改变解吸规律，解吸曲线仍符合单调有限增函数。
　　对软硬煤进行低温液氮吸附实验表明，软煤和硬煤孔容、比表面积都集中在微孔和过渡孔范围内，软煤受构造应力的影响，主要以开放性孔隙结构为主，孔隙结构更加发育，软煤的总孔容和总比表面积都比硬煤的大，这也是软硬煤最根本的差别。

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1 绪论

1.1 选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3 存在问题

1.4 研究内容

1.5 创新点

1.6 技术路线

2 煤瓦斯吸附解吸实验装备和煤样基本参数测定

2.1 实验原理介绍

2.2 实验所需煤样制备

2.3 实验煤样基本参数测定

2.4 本章小结

3 不同粒度软硬煤屑吸附差异性影响分析

3.1 粒度对干燥煤样吸附差异性的影响研究

3.2 粒度对平衡水煤样吸附差异性的影响研究

3.3 本章小结

4 煤粒瓦斯解吸规律的尺度效应

4.1 煤粒瓦斯解吸规律理论探讨

4.2 干燥煤粒瓦斯解吸规律模拟实验结果分析

4.3 平衡水煤粒瓦斯解吸规律模拟实验结果分析

4.4 本章小结

5 软硬煤的孔隙结构特征分析

5.1 煤孔径结构划分

5.2 液氮实验原理

5.3 吸附回线分类

5.4 软硬煤孔隙结构特征对比

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

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