构造煤分子结构的动力损伤对瓦斯吸附的影响

发布时间：2021-07-16 11:46

　　为了揭示构造应力作用对煤中芳香片层造成的动力损伤以及对瓦斯吸附的影响,采集平顶山矿区不同变形程度构造煤样品,通过高分辨透射电镜图像和拉曼光谱获取了构造煤的晶格条纹特征和结构缺陷类型,借助分子模拟对比了构造煤中分子结构缺陷的形成能量和吸附能量差异,探讨了结构缺陷的形成机制,并采用巨正则系综蒙特卡洛（GCMC）方法模拟了瓦斯分子在不同结构缺陷上的吸附行为。结果表明,构造煤中广泛存在着边界类缺陷（SW）和多种空位状缺陷,包括单空位缺陷（SV）、双空位缺陷（DV）以及多空位缺陷（MV1和MV2）。依据缺陷的形成方式和形成能可知,脆性变形煤以SV和DV结构缺陷为主,韧性变形煤主要包含SW,MV1和MV2结构缺陷;相对于C—C键和芳香环中心,缺陷中碳原子表面具有更高电子密度,更利于瓦斯分子吸附,缺陷附近瓦斯密度分布更高。瓦斯分子在不同结构缺陷表面的吸附等温线均符合Ⅰ型吸附曲线特征,不同结构缺陷对瓦斯分子的吸附能力强弱表现为:Langmuir体积（V_L）符合MV1>MV2>DV>SW>SV,Langmuir压力（P_L）符合SW>... 

【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

单个瓦斯分子在煤中不同结构缺陷的吸附位置

图7(a)为煤中不同芳香结构缺陷的瓦斯等温吸附曲线模拟结果。随压力不断增加，含有不同缺陷的芳香片层上瓦斯吸附量均逐渐增加，表明各类缺陷类型对瓦斯吸附均表现为正效应。在P=0～4 MPa阶段内，瓦斯吸附量为线性增加，在P=4～10 MPa阶段内，吸附曲线趋于平缓，吸附量逐渐达到饱和。瓦斯在带有结构缺陷的芳香片层上的吸附等温线符合I类吸附等温线，采用Langmuir等温吸附模型拟合得到不同结构缺陷的吸附参数(表3)，其中VL为Langmuir体积，PL为Langmuir压力。图7 煤中不同缺陷瓦斯等温吸附曲线

煤样拉曼光谱和分峰拟合

【参考文献】：
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本文编号：3286949