富重烃煤层瓦斯解吸特性及瓦斯含量测值评价

发布时间：2017-09-25 06:34

  本文关键词：富重烃煤层瓦斯解吸特性及瓦斯含量测值评价

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【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、C3H 8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。
【关键词】：瓦斯含量 瓦斯组分 重烃 解吸特性 浓度变化 吸附模型
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 前言10-20
• 1.1 研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 煤层瓦斯含有重烃特征和成因研究11-12
• 1.2.2 煤对气体的解吸特性研究12-17
• 1.3 研究内容17-18
• 1.4 创新点18
• 1.5 技术路线18-20
• 2 含重烃煤层瓦斯含量及瓦斯组分构成分析20-28
• 2.1 实验煤样选取及取样煤层的基本情况20-21
• 2.1.1 湖南牛马司煤矿2号煤层基本情况20-21
• 2.1.2 焦作九里山煤矿二_1煤层基本情况21
• 2.2 煤层瓦斯含量测定21-26
• 2.2.1 煤层瓦斯含量测定方法21-24
• 2.2.2 煤层瓦斯含量测定结果24-26
• 2.3 煤样中重烃气体组分组成26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 煤中单组分气体解吸特性实验研究28-48
• 3.1 煤中瓦斯解吸机理28-29
• 3.2 煤对单组分气体等温解吸实验方法29-36
• 3.2.1 实验条件的确定29-30
• 3.2.2 实验设备30-31
• 3.2.3 实验设备气密性检查31
• 3.2.4 主要设备标准体积的测定31-33
• 3.2.5 等温解吸特性实验步骤33-35
• 3.2.6 实验数据处理35-36
• 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36-38
• 3.3.1 煤对CH_4的等温解吸特性36-37
• 3.3.2 煤对C_2H_6的等温解吸特性37-38
• 3.4 不同煤样对单组份气体的等温解吸特性38-42
• 3.4.1 煤样对CH_4单组分气体的等温解吸38-40
• 3.4.2 煤样对C_2H_6单组分气体的等温解吸40-42
• 3.5 同一煤样对不同单组分气体的等温解吸特性42-46
• 3.6 本章小结46-48
• 4 煤中CH_4-C_2H_6混合气体的解吸特性实验研究48-72
• 4.1 煤体瓦斯解吸影响因素分析48-49
• 4.2 混合气体配比选择49-53
• 4.2.1 混合气体的配置方法49-50
• 4.2.2 等温解吸特性实验方法50-53
• 4.3 实验数据处理53-55
• 4.4 不同平衡压力下煤对CH_4-C_2H_6混合气体的等温解吸特性规律55-58
• 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58-64
• 4.6 不同煤样对混合气体的解吸特性对比分析64-65
• 4.7 等温解吸过程中混合气体浓度的变化规律65-69
• 4.8 本章小结69-72
• 5 基于重烃气体解吸规律对煤层瓦斯含量测值进行评价72-84
• 5.1 富重烃煤层解吸数据拟合分析72-74
• 5.2 重烃气体对采样损失量推算的影响分析74-79
• 5.3 含重烃煤层瓦斯含量直接测定法79-81
• 5.3.1 损失量的修正79-80
• 5.3.2 瓦斯组分的修正80-81
• 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81-82
• 5.5 本章小结82-84
• 6 结论和展望84-86
• 6.1 主要结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-90
• 作者简历90-92
• 学位论文数据集92

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本文编号：915954