瓦斯解吸滞后效应影响因素及其机理实验研究

发布时间：2017-10-20 17:09

  本文关键词：瓦斯解吸滞后效应影响因素及其机理实验研究

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【摘要】：存储在煤中的瓦斯是一种潜在的非常规能源的同时,又是煤矿安全生产的隐患之一,从能源利用和防治煤矿灾害两方面考虑,瓦斯抽采的重要性越来越得到人们的重视,瓦斯吸附解吸规律得到广泛研究,大量吸附解吸实验与瓦斯抽采资料表明,瓦斯解吸过程滞后于吸附过程,但目前针对瓦斯解吸滞后效应研究较少。本文在总结梳理国内外研究现状的基础上,分析了目前瓦斯吸附解吸研究领域中存在的问题,确定了瓦斯解吸滞后效应机理作为研究目标,取得的主要成果如下:首先,本文在总结土壤、高分子聚合物、有机材料等其他多孔介质关于定量描述滞后效应的经验公式的基础上,提出了一种瓦斯解吸滞后效应定量分析的方法。该方法分别采用Langmuir吸附模型和瓦斯解吸模型对吸附解吸数据进行精确拟合,根据拟合后的曲线采用提出的基于滞后面积比的滞后系数计算方法计算解吸滞后系数,根据解吸滞后系数的大小来定量描述解吸滞后效应的强弱。其次,针对煤的物性特征进行了分析,研究了煤的物质组成特征和孔隙与表面特征,开展工业分析、煤岩组分鉴定、压汞、液氮吸附等实验测试了煤质、煤的显微组分、孔隙度、孔容、孔径分布特征、孔隙类型和形态以及比表面积等煤的物性特征相关参数,总结出不同变质程度煤的物质组成特征和孔隙表面特征。再次,分别在煤阶、温度、含水率不同的条件下开展煤样的吸附解吸实验,研究不同煤阶、温度、含水率等条件下瓦斯吸附解吸及滞后特征,计算不同条件下的解吸滞后系数,得出随着煤阶的降低,煤对瓦斯的吸附能力逐渐降低,瓦斯解吸滞后程度越来越小;随着温度等的升高,煤对瓦斯的吸附能力逐渐降低,瓦斯解吸能力逐渐增强,瓦斯解吸滞后程度越来越小;随着煤样含水率的增大,煤对瓦斯的吸附能力和瓦斯解吸能力都降低,瓦斯解吸滞后程度越来越大。最后,在相关实验研究煤的物性特征及吸附解吸特征的基础上,分析煤质、孔隙结构、温度、水分等各种因素对瓦斯解吸滞后的影响,得出煤样灰分含量、矿物质含量、水分含量,煤样孔隙度,微孔数量,比表面积等参数和瓦斯解吸滞后系数呈正相关关系,这些参数的值越大,瓦斯解吸滞后系数越大;墨水瓶形孔和细颈瓶孔隙的数量显著影响着瓦斯解吸滞后效应;温度的升高由于使甲烷分子动能增加,吸附解吸平衡向解吸方向发展,因而解吸滞后程度逐渐降低;煤样含水率的增大,由于水锁作用的增强解吸滞后程度逐渐增强。通过对各影响因素的总结,归纳出瓦斯解吸滞后效应机理,并分析了对现场瓦斯抽采的影响。
【关键词】：瓦斯解吸滞后效应 煤质 孔隙结构 温度 含水率
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-19
• 1 绪论19-36
• 1.1 研究背景及意义19-21
• 1.2 国内外研究现状21-35
• 1.3 主要研究内容与方法35-36
• 2 瓦斯解吸滞后效应的定量分析方法36-43
• 2.1 定量分析方法概述36-37
• 2.2 瓦斯吸附曲线的拟合模型37-39
• 2.3 瓦斯解吸曲线的拟合模型39-40
• 2.4 瓦斯解吸滞后系数40-42
• 2.5 本章小结42-43
• 3 煤的物性特征分析43-65
• 3.1 煤的物质组成分析43-46
• 3.2 煤的孔隙与表面特征分析46-63
• 3.3 本章小结63-65
• 4 瓦斯吸附解吸实验研究65-86
• 4.1 瓦斯吸附解吸实验65-76
• 4.2 瓦斯吸附解吸特征及滞后系数76-84
• 4.3 本章小结84-86
• 5 瓦斯解吸滞后效应机理及影响研究86-97
• 5.1 瓦斯解吸滞后影响因素86-93
• 5.2 瓦斯解吸滞后效应机理93-94
• 5.3 解吸滞后效应对瓦斯抽采的影响94-95
• 5.4 本章小结95-97
• 6 主要结论、创新点及展望97-99
• 6.1 主要结论97-98
• 6.2 创新点98
• 6.3 展望98-99
• 参考文献99-104
• 作者简历104-106
• 学位论文数据集106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 张群,杨锡禄;平衡水分条件下煤对甲烷的等温吸附特性研究[J];煤炭学报;1999年06期

2 钟玲文,郑玉柱,员争荣,雷崇利,张慧;煤在温度和压力综合影响下的吸附性能及气含量预测[J];煤炭学报;2002年06期

3 张天军;许鸿杰;李树刚;任树鑫;;温度对煤吸附性能的影响[J];煤炭学报;2009年06期

4 钟玲文;煤的吸附常数与最高试验压力关系的研究[J];煤田地质与勘探;2001年04期

5 崔永君 ,杨锡禄 ,张庆铃;煤对超临界甲烷的吸附特征[J];天然气工业;2003年03期

6 崔永君,张庆玲,杨锡禄;不同煤的吸附性能及等量吸附热的变化规律[J];天然气工业;2003年04期

7 聂百胜,何学秋,王恩元;煤的表面自由能及应用探讨[J];太原理工大学学报;2000年04期

8 李树刚;赵鹏翔;潘宏宇;肖鹏;;不同含水量对煤吸附甲烷的影响[J];西安科技大学学报;2011年04期

9 何学秋,张力;正弦波电磁场对瓦斯吸附常数的影响规律[J];中国矿业大学学报;2003年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孙丽娟;不同煤阶软硬煤的吸附—解吸规律及应用[D];中国矿业大学（北京）;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王鹏刚;不同温度下煤层气吸附/解吸特征的实验研究[D];西安科技大学;2010年

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本文编号：1068345