基于吸附层厚度理论的软硬煤吸附机理解析

发布时间：2017-11-12 19:25

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【摘要】：针对同一变质程度软/硬煤的比表面积和总孔容积相差数倍,但其对甲烷吸附量却相当这一现象,根据热力学原理及煤对甲烷吸附机理,建立了煤的孔径对甲烷吸附层厚度的方程,数值分析了吸附压力和孔径对吸附层厚度(吸附层数)的影响,同时采用软/硬煤的孔径分布拟合函数,数值计算了软/硬煤的瓦斯等温吸附曲线,并与实测结果进行了对比分析。研究结果表明:基于吸附层厚度理论,在同一吸附平衡压力下,甲烷吸附层厚度随着孔径增大呈负指数变化,即煤体对甲烷的吸附是不同分子层的集合。采用煤体中孔径与其孔体积的分段函数和煤对甲烷的吸附层厚度理论,计算得到的瓦斯吸附等温线无论是变化趋势还是定量上均与实测结果一致,误差小于6.5%。因而,吸附层厚度理论很好地揭示了软/硬煤对甲烷吸附特征。由此,只要测得煤的孔径分布特征,即可采用吸附层厚度理论对其吸附量进行计算,为预测煤层瓦斯含量提供新方法。
【作者单位】： 河南理工大学安全科学与工程学院;河南理工大学土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51274090) 河南省科技攻关计划资助项目(142102310268) 中国博士后科学基金资助项目(2013M531673)
【分类号】：TD712;TD821
【正文快照】： 煤孔隙内表面对瓦斯的吸附是物理吸附,其本质是煤表面分子和CH4分子之间相互吸引的结果[1-2]。而且,煤孔隙发育,主要包括微孔、小孔、中孔、大孔,孔隙比表面积决定吸附量和煤的存储性能[3-4]。煤层结构分为原生结构和次生结构,次生结构分碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤,后两种次生结

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