本文關鍵詞：瓦斯解吸滯后效應影響因素及其機理實驗研究

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【摘要】：存儲在煤中的瓦斯是一種潛在的非常規(guī)能源的同時,又是煤礦安全生產的隱患之一,從能源利用和防治煤礦災害兩方面考慮,瓦斯抽采的重要性越來越得到人們的重視,瓦斯吸附解吸規(guī)律得到廣泛研究,大量吸附解吸實驗與瓦斯抽采資料表明,瓦斯解吸過程滯后于吸附過程,但目前針對瓦斯解吸滯后效應研究較少。本文在總結梳理國內外研究現狀的基礎上,分析了目前瓦斯吸附解吸研究領域中存在的問題,確定了瓦斯解吸滯后效應機理作為研究目標,取得的主要成果如下:首先,本文在總結土壤、高分子聚合物、有機材料等其他多孔介質關于定量描述滯后效應的經驗公式的基礎上,提出了一種瓦斯解吸滯后效應定量分析的方法。該方法分別采用Langmuir吸附模型和瓦斯解吸模型對吸附解吸數據進行精確擬合,根據擬合后的曲線采用提出的基于滯后面積比的滯后系數計算方法計算解吸滯后系數,根據解吸滯后系數的大小來定量描述解吸滯后效應的強弱。其次,針對煤的物性特征進行了分析,研究了煤的物質組成特征和孔隙與表面特征,開展工業(yè)分析、煤巖組分鑒定、壓汞、液氮吸附等實驗測試了煤質、煤的顯微組分、孔隙度、孔容、孔徑分布特征、孔隙類型和形態(tài)以及比表面積等煤的物性特征相關參數,總結出不同變質程度煤的物質組成特征和孔隙表面特征。再次,分別在煤階、溫度、含水率不同的條件下開展煤樣的吸附解吸實驗,研究不同煤階、溫度、含水率等條件下瓦斯吸附解吸及滯后特征,計算不同條件下的解吸滯后系數,得出隨著煤階的降低,煤對瓦斯的吸附能力逐漸降低,瓦斯解吸滯后程度越來越小;隨著溫度等的升高,煤對瓦斯的吸附能力逐漸降低,瓦斯解吸能力逐漸增強,瓦斯解吸滯后程度越來越小;隨著煤樣含水率的增大,煤對瓦斯的吸附能力和瓦斯解吸能力都降低,瓦斯解吸滯后程度越來越大。最后,在相關實驗研究煤的物性特征及吸附解吸特征的基礎上,分析煤質、孔隙結構、溫度、水分等各種因素對瓦斯解吸滯后的影響,得出煤樣灰分含量、礦物質含量、水分含量,煤樣孔隙度,微孔數量,比表面積等參數和瓦斯解吸滯后系數呈正相關關系,這些參數的值越大,瓦斯解吸滯后系數越大;墨水瓶形孔和細頸瓶孔隙的數量顯著影響著瓦斯解吸滯后效應;溫度的升高由于使甲烷分子動能增加,吸附解吸平衡向解吸方向發(fā)展,因而解吸滯后程度逐漸降低;煤樣含水率的增大,由于水鎖作用的增強解吸滯后程度逐漸增強。通過對各影響因素的總結,歸納出瓦斯解吸滯后效應機理,并分析了對現場瓦斯抽采的影響。
【關鍵詞】：瓦斯解吸滯后效應 煤質 孔隙結構 溫度 含水率
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-19
• 1 緒論19-36
• 1.1 研究背景及意義19-21
• 1.2 國內外研究現狀21-35
• 1.3 主要研究內容與方法35-36
• 2 瓦斯解吸滯后效應的定量分析方法36-43
• 2.1 定量分析方法概述36-37
• 2.2 瓦斯吸附曲線的擬合模型37-39
• 2.3 瓦斯解吸曲線的擬合模型39-40
• 2.4 瓦斯解吸滯后系數40-42
• 2.5 本章小結42-43
• 3 煤的物性特征分析43-65
• 3.1 煤的物質組成分析43-46
• 3.2 煤的孔隙與表面特征分析46-63
• 3.3 本章小結63-65
• 4 瓦斯吸附解吸實驗研究65-86
• 4.1 瓦斯吸附解吸實驗65-76
• 4.2 瓦斯吸附解吸特征及滯后系數76-84
• 4.3 本章小結84-86
• 5 瓦斯解吸滯后效應機理及影響研究86-97
• 5.1 瓦斯解吸滯后影響因素86-93
• 5.2 瓦斯解吸滯后效應機理93-94
• 5.3 解吸滯后效應對瓦斯抽采的影響94-95
• 5.4 本章小結95-97
• 6 主要結論、創(chuàng)新點及展望97-99
• 6.1 主要結論97-98
• 6.2 創(chuàng)新點98
• 6.3 展望98-99
• 參考文獻99-104
• 作者簡歷104-106
• 學位論文數據集106

【參考文獻】

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本文編號：1068345