電化學強化無煙煤瓦斯解吸滲流特性及其機理研究.pdf

1、針對我國煤瓦斯儲層低滲透、強吸附的特征和目前采用的鉆孔、割縫、致裂等卸壓方法以及加電場、電磁場、振動、注熱等物理方法對提高瓦斯解吸與滲流、提高瓦斯抽采率的效果與范圍受限的現(xiàn)狀，本文提出并系統(tǒng)研究了電化學強化無煙煤瓦斯解吸滲流特性及其機理，取得了預期效果。所進行的工作及取得的成果主要有:
　　(1)自主研制了電化學強化煤瓦斯解吸滲流試驗裝置。該裝置填補了煤巖流體電動滲流試驗裝置的空白，基于電滲理論提出了電化學強化煤瓦斯解吸滲流試驗方

2、法，為模擬三軸應力下電滲驅(qū)動煤巖中液體流動并攜帶氣體運移的研究提供了一種新的手段。
　　(2)完成了電化學改變煤孔裂隙結構的多尺度測試。采用多種方法測試了不同電解液濃度和電位梯度等條件改性后煤樣的比表面積、平均孔徑、孔隙率、裂隙連通性和裂隙數(shù)量，發(fā)現(xiàn)電化學作用降低了煤樣的比表面積、增大了孔隙率并疏通了填充礦物的孔裂隙，探明了電化學作用對煤孔裂隙結構的影響規(guī)律，并采用分形方法表征了改性對煤孔裂隙結構非均質(zhì)性的影響。
　　(3)

3、進行了電化學改變煤表面特性測試。探索了電化學作用對煤樣的潤濕性、電動特性和表面基團等表面特性的影響，分析了煤毛細作用力和電動作用力的變化，剖析了表面特性變化的微觀作用機理。
　　(4)開展了電化學強化煤瓦斯解吸特性試驗。系統(tǒng)研究了電化學作用過程中和電化學作用后煤瓦斯解吸特性的變化，發(fā)現(xiàn)煤樣的瓦斯解吸率由61.84％增至82.28％,而解吸時間縮短了3/4，分析了pH值、電解液濃度和電位梯度等對煤瓦斯解吸特性的影響規(guī)律，排列了這些因

4、素影響程度的主次順序，揭示了電化學強化煤瓦斯解吸機理。
　　(5)進行了電化學強化煤瓦斯?jié)B透特性試驗。詳細研究了電化學作用過程中電解液濃度、電位梯度、瓦斯壓力與體積應力等對煤瓦斯?jié)B透特性的影響，發(fā)現(xiàn)孔隙壓力小于3MPa、體積應力大于16MPa時煤瓦斯?jié)B流的電化學強化效果較顯著，滲流速度和滲透系數(shù)提高了3.12～28.57倍，并隨電解液濃度升高呈倒U型變化，隨電位梯度升高呈線性規(guī)律增大，建立了應力場與電化學場共同作用下的煤瓦斯電動滲