静电场对煤样吸附解吸瓦斯影响的实验研究

发布时间：2021-08-07 18:54

　　本文通过实验研究、理论分析、数学分析相结合的方法,实验研究静电场对不同煤种不同破坏类型煤样吸附解吸瓦斯特性的影响规律。采用实验对比法分析在不同静电压处理后的煤样的吸附等温曲线的变化规律和吸附常数a, b值的变化特征,得出不同煤种静电场下的瓦斯吸附量增加,吸附常数b值与之相一致的变化规律；采用变化测试方式的方法对比分析上述煤样在静电场处理下的瓦斯放散变化特征,得出静电场利于瓦斯放散,对其的影响程度具有烟煤构造煤＞烟煤原始结构煤＞无烟煤原始结构煤＞无烟煤构造煤的规律性,这一变化特征符合不同煤级自由基浓度的分布规律。并对实验中特征明显的现象分析得出：煤的瓦斯放散速度在静电场处理后具有明显的粒径特征和时间记忆效应。运用灰色关联法分析在静电场下影响瓦斯放散的煤体自身因素中哪个因素占主导地位,得出的固定碳的关联度的变异系数最大,从而证实静电场是通过影响煤岩组分中固定碳来宏观改变瓦斯放散速度,为机理分析的提供量化的基础。建立煤—瓦斯系统相互作用势模型,计算静电场下一维势阱的变化量,并从外加电场电介质极化的角度分析静电场对煤表面吸附势的影响,都得出静电场下煤表面的吸附势阱深度增加的瓦斯吸附影响机理,在... 

【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
Detailed Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景与意义
    1.2 文献综述
        1.2.1 煤对瓦斯吸附解吸方面研究现状
        1.2.2 外加场对瓦斯吸附解吸影响的研究现状
        1.2.3 外加静电场影响瓦斯吸附解吸的研究现状
    1.3 问题的提出
        1.3.1 存在的不足
        1.3.2 需要进一步研究的问题
    1.4 研究内容及方法
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 研究方法与技术路线
2 煤岩导电机理理论研究
    2.1 引言
    2.2 煤体的电学性质
        2.2.1 电介质理论分析
        2.2.2 有机固体电介质导电
        2.2.3 煤化过程中煤的电学性能
    2.3 含瓦斯煤的导电机理分析
        2.3.1 吸附瓦斯对煤导电性的影响
        2.3.2 游离瓦斯对煤导电性的影响
        2.3.3 煤体导电微观机理分析
    2.4 煤岩导电现象分析
        2.4.1 电磁升温效应
        2.4.2 电磁极化效应
    2.5 本章小结
3 静电场对瓦斯吸附特性影响的实验研究
    3.1 引言
    3.2 煤样采集与制备
    3.3 实验系统组成及程序
        3.3.1 实验系统组成
        3.3.2 实验程序
    3.4 静电场下瓦斯吸附量的变化特征
        3.4.1 无烟煤瓦斯吸附量的变化特征
        3.4.2 烟煤瓦斯吸附量的变化特征
    3.5 静电场作用下吸附常数变化特征
    3.6 本章小结
4 静电场对瓦斯放散特性影响的实验研究
    4.1 引言
    4.2 静电场下瓦斯放散初速度变化特征
        4.2.1 无烟煤瓦斯放散初速度变化特征
        4.2.2 烟煤瓦斯放散初速度变化特征
        4.2.3 实验结果分析
    4.3 静电场下瓦斯放散初速度电场特征
        4.3.1 无烟煤瓦斯放散初速度电场特征
        4.3.2 烟煤瓦斯放散初速度电场特征
        4.3.3 实验结果分析
    4.4 本章小结
5 静电场对瓦斯放散影响的特征响应
    5.1 引言
    5.2 静电场对瓦斯放散初速度的时间记忆效应
    5.3 静电场下瓦斯放散初速度的粒径特征
        5.3.1 同一粒径不同特征电压下的瓦斯放散特征
        5.3.2 不同粒径同一特征电压下的瓦斯放散特征
        5.3.3 实验结果分析
    5.4 本章小结
6 静电场与△P影响因素的灰色关联分析
    6.1 引言
    6.2 灰色关联分析
        6.2.1 灰色关联分析概述
        6.2.2 灰色关联分析数据处理
    6.3 静电场与△P影响因素灰色关联分析
        6.3.1 △P影响因素分析
        6.3.2 灰色关联分析的模型建立
        6.3.3 静电场与△P影响因素灰色关联分析
    6.4 本章小结
7 静电场对瓦斯吸附放散的影响机理分析及应用探讨
    7.1 引言
    7.2 外加静电场下煤-瓦斯系统相互作用势能模型
        7.2.1 煤体表面与瓦斯分子吸附势阱能模型
        7.2.2 外加静电场作用下一维势阱计算
    7.3 静电场极化作用对煤表面吸附势阱的影响
        7.3.1 吸附系统Lennard-Jones势能
        7.3.2 煤与瓦斯吸附系统Lennard-Jones势能
        7.3.3 外加电场作用下电介质极化
        7.3.4 静电场极化作用对煤表面吸附势的影响
    7.4 静电场对瓦斯吸附放散影响的机理分析
        7.4.1 静电场对瓦斯吸附的作用机理
        7.4.2 静电场对瓦斯放散的作用机理
    7.5 含瓦斯煤吸附解吸特性的应用探讨
        7.5.1 煤体吸附瓦斯应变实验
        7.5.2 煤体吸附解吸瓦斯后的变形特征
        7.5.3 煤体吸附气体后的强度变化特征
        7.5.4 煤体吸附解吸变形特性的应用探讨
    7.6 本章小结
8 结论与展望
    8.1 论文总结
    8.2 研究展望
参考文献
致谢
在校期间工作简况


【参考文献】：
期刊论文
[1]粒径大小对煤吸附甲烷的影响[J]. 张天军,许鸿杰,李树刚,任树鑫.  湖南科技大学学报(自然科学版). 2009(01)
[2]声震法促进煤中甲烷气解吸规律的实验及机理[J]. 姜永东,鲜学福,易俊,刘占芳,郭臣业.  煤炭学报. 2008(06)
[3]煤物理吸氧量随温度及粒径变化规律的试验研究[J]. 李大伟,王德明,顾俊杰,戚绪尧,仲晓星,黄本斌.  煤炭科学技术. 2008(02)
[4]三维应力作用下煤层气吸附解吸特性实验[J]. 唐巨鹏,潘一山,李成全,董子贤.  天然气工业. 2007(07)
[5]不同变质程度煤表面与甲烷相互作用的量子化学研究[J]. 降文萍,崔永君,张群,钟玲文,李育辉.  煤炭学报. 2007(03)
[6]电场对煤瓦斯吸附渗流特性的影响[J]. 刘保县,熊德国,鲜学福.  重庆大学学报(自然科学版). 2006(02)
[7]在交变电场声场作用下煤解吸吸附瓦斯特性分析[J]. 易俊,姜永东,鲜学福.  中国矿业. 2005(05)
[8]基于灰色聚类理论和人工神经网络技术的道路交通安全评价[J]. 潘艳荣,翟长旭,朱顺应.  重庆交通学院学报. 2005(02)
[9]功率声波影响煤层甲烷储运的初步探讨[J]. 聂百胜,何学秋,王恩元,张力,冯志华,薛二龙.  煤田地质与勘探. 2004(06)
[10]电磁场影响煤层甲烷吸附的机理研究[J]. 聂百胜,何学秋,王恩元,张力.  天然气工业. 2004(10)

博士论文
[1]声震法提高煤层气抽采率的机理及技术原理研究[D]. 易俊.重庆大学 2007
[2]煤层气赋存运移的核磁共振成像理论和实验研究[D]. 唐巨鹏.辽宁工程技术大学 2006

硕士论文
[1]煤结构与煤的瓦斯吸附放散特性[D]. 侯锦秀.河南理工大学 2009
[2]灰色预测评价方法与应用研究[D]. 胡坤.南京航空航天大学 2004



本文编号：3328346