变质程度对突出煤体瓦斯吸附/解吸特性影响研究

摘要

煤体变质程度和孔隙结构是影响瓦斯吸附解吸特性的主要因素。以不同变质程度煤为研究对象，采用实验室试验分析的方法，本文选用辽宁大兴矿(DX)、山西双柳矿(SL)、安徽杨柳矿(YL)、山西寺家庄矿(SJZ)以及安徽卧龙湖矿(WLH)五种不同变质程度煤样，对煤样的孔隙结构进行了定性和定量的分析，从微观层面分析了孔隙结构对煤体瓦斯吸附/解吸特性，探究变质程度对煤与瓦斯突出煤体瓦斯吸附/解吸特性的影响。主要结论如下： (1) 利用红外光谱得到五种不同变质程度煤样中含氧官能团主要包括羟基、羧基、羰基和醚键等，含碳官能团主要包括甲基、亚甲基、次甲基、苯环等，其他官能团主要包括氢硫基和二硫键。利用拉曼光谱一级模G、D1峰谱半高宽比反映煤内部有序程度，得到煤样内部有序性排列为SJZ>WLH>SL>YL>DX。 (2) 利用扫描电镜、压汞、液氮和CO2吸附实验，研究获得煤样孔隙特征和关键参数。DX和WLH煤孔隙以微孔为主，小孔和中孔次之，大孔欠发育；SL煤孔隙以小孔和大孔为主，微孔和中孔次之；YL煤孔隙以小孔和中孔为主，微孔和大孔次之；SJZ 煤以微孔和小孔为主，中孔次之，大孔欠发育。DX、SL、YL、SJZ和WLH煤样微孔孔容分别为0.00497，0.00129，0.000234，0.00140，0.0353mL/g，<2nm微孔孔容为0.0639，0.0300，0.0420，0.0857，0.0971 mL/g。 (3) DX、SL、YL、SJZ和WLH煤样极限吸附常数a值分别为25.13，21.03，17.24，50.00，47.65 m3/t，b值分别为0.42，0.54，1.37，1.03，0.75 MPa-1。用吸附常数a值表征煤体吸附瓦斯能力，煤体吸附瓦斯能力随着变质程度的提高先减小后增大；随着煤体<2nm微孔孔容和比表面积的增大而增大。 (4) 利用煤样1min以及120min内累计瓦斯解吸量对煤体解吸瓦斯能力进行研究，煤体解吸瓦斯能力随着煤体变质程度的提高先缓慢减小后增大；随着<2nm微孔的孔容和比表面积的增大而增大。 (5) 基于解吸扩散实验结果，利用经典扩散模型拟合计算得到煤样扩散系数。煤体瓦斯扩散能力随着煤体变质程度的提高先减小后增大；随着10~100nm小孔的孔容和比表面积的增大而增大。 以上研究结果为煤与瓦斯突出防治提供研究基础。

目录

第一个书签之前