煤产气及突出特性变化规律热模拟实验研究

发布时间：2017-12-24 01:24

  本文关键词：煤产气及突出特性变化规律热模拟实验研究　出处：《河南理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中发生的严重的自然灾害,近年来,随着煤矿开采深度增加,煤层突出危险性不断增大,突出矿井越来越多。当前对煤与瓦斯突出机理的认识仍然停留在假说阶段,对煤与瓦斯突出的孕育与动力显现机制认识还不够清晰和明确。本文采用在实验室条件下模拟地质历史时期煤的变质产气演化过程的方法,利用自主设计加工的煤化变质热模拟实验装置,对低变质程度的褐煤在一定时间内、不同温度条件下(200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃)进行加热模拟实验,通过统计实验数据与理论分析,开展研究煤体在煤化变质过程中的产气及突出特性变化规律。研究结果表明:(1)随着温度的升高,煤样的挥发分从38.35%降到了5.36%,基本模拟出了从低变质程度的褐煤转变为高变质程度无烟煤的煤化变质过程;(2)在不同温度条件下,同样质量的煤样在煤化变质热模拟过程中产生的气体总量差异较大,较高温度条件下(400℃~450℃)是较低温度条件下(200℃~250℃)产气量的8倍左右;(3)煤化变质热模拟过程中产生的热解气体中的主要成分是甲烷CH4和二氧化碳CO2,两者的体积分数之和基本上占到了80%以上;(4)低温阶段主要生成CO2,高温阶段则主要生成CH4,CO2生成量随温度升高先增加后减少,CH4生成量随温度升高而逐渐增多;(5)随着温度升高,加热后煤样的坚固性系数而呈现出逐渐降低的趋势,而瓦斯放散初速度呈现出逐渐在增大的趋势,而且两者在较高温度条件下变化更为显著。根据以上研究成果可以得出以下初步结论:(1)在煤化变质过程中,会产生大量甲烷CH4和二氧化碳CO2,并且在煤化变质的后期是气体大量生成的阶段,也是主要的产气阶段;(2)在煤化变质过程中,低变质阶段主要生成CO2气体,高变质阶段主要生成CH4气体;(3)产气对突出特性影响表现为两方面:一是提供充足瓦斯来源,二是破坏煤体。(4)随着煤化变质程度的加深,产气量增大,煤样的坚固性逐渐下降,放散瓦斯的能力逐渐增强,其突出危险性逐渐增大。而且在高变质阶段,突出危险性大幅增加。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD713

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本文编号：1326314