富重烃煤层瓦斯解吸特性及瓦斯含量测值评价

摘要

煤层瓦斯含量是最重要的煤层瓦斯基础参数之一,是计算煤层瓦斯储量、预测矿井瓦斯涌出量及评价煤层突出危险性的重要参数。瓦斯含量测定法中最常用的就是井下直接测定法，而影响此方法测定准确性的因素有水分、温度、压力、煤的变质程度和粒径等，却很少有研究不同瓦斯组分对瓦斯解吸特性的影响。在煤层气中CH4的含量占大多数，并且含有一些N2、CO2以及C2H6、C3H8等长链重烃组分，在实验室测定煤层瓦斯含量时，常常只测试CH4、N2、CO2这三种成份。对于大多数煤层来说，这三种成份的浓度相加等于或者接近100％，从而可以忽略重烃组分的存在。但是在一些特殊的矿区，煤层瓦斯组分中含有较高的重烃组分，通常高达5%~25%，这时重烃作为煤层气中的重要组成部分就不可以忽视了。瓦斯组分的不同对瓦斯解吸规律的影响也不一样，尤其是与CH4有着相似性质的C2H6、C3H8等重烃气体对煤层瓦斯解吸规律存在影响，并且由于重烃的存在也影响现行的瓦斯含量测定方法及测值。
　　通过对九里山煤矿和牛马司煤矿煤层瓦斯含量进行测定，分析了瓦斯中各组分浓度，确定了重烃组分的存在。首先进行了煤对CH4和C2H6单组分气体的解吸特性实验，分析比较了不同吸附平衡压力、不同煤样和不同气体的解吸规律，得出随着吸附平衡压力的升高，两种煤对CH4和C2H6单组分气体的解吸量逐渐增大，解吸速度也逐渐增大；在相同吸附平衡压力条件下，九里山煤矿无烟煤对CH4的解吸量和解吸速度大于牛马司煤矿焦煤，C2H6的规律也一样。其次进行了煤对CH4-C2H6混合气体的解吸特性实验，得出吸附平衡压力和浓度配比同时影响混合气体的解吸特性；解吸放出的混合气体浓度变化规律，符合近煤表面为重烃成分，外层为轻烃成分的吸附模型。
　　瓦斯组分影响瓦斯解吸特性，则重烃混合气体将影响解吸规律，基于煤对重烃混合气体的等温解吸特性，研究含重烃煤层瓦斯含量的合理确定，为瓦斯含量测定的准确性提供依据。

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1前言

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

1.4创新点

1.5技术路线

2含重烃煤层瓦斯含量及瓦斯组分构成分析

2.1实验煤样选取及取样煤层的基本情况

2.2煤层瓦斯含量测定

2.3煤样中重烃气体组分组成

2.4本章小结

3煤中单组分气体解吸特性实验研究

3.1煤中瓦斯解吸机理

3.2煤对单组分气体等温解吸实验方法

3.3不同吸附平衡压力时煤对单组分气体的等温解吸特性

3.4不同煤样对单组份气体的等温解吸特性

3.5同一煤样对不同单组分气体的等温解吸特性

3.6本章小结

4 煤中CH4-C2H6混合气体的解吸特性实验研究

4.1煤体瓦斯解吸影响因素分析

4.2混合气体配比选择

4.3实验数据处理

4.4不同平衡压力下煤对CH4-C2H6混合气体的等温解吸特性规律

4.5相同吸附平衡压力下煤对不同浓度混合气体的解吸特性

4.6不同煤样对混合气体的解吸特性对比分析

4.7等温解吸过程中混合气体浓度的变化规律

4.8本章小结

5基于重烃气体解吸规律对煤层瓦斯含量测值进行评价

5.1富重烃煤层解吸数据拟合分析

5.2重烃气体对采样损失量推算的影响分析

5.3含重烃煤层瓦斯含量直接测定法

5.4现行瓦斯含量测定方法对重烃煤层瓦斯含量测值评价

5.5本章小结

6结论和展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

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