弱吸附性氮?dú)鈱?duì)煤中甲烷的置換效應(yīng).pdf

1、本文從煤礦井下注N2促抽/促排煤層瓦斯的試驗(yàn)效果以及煤礦井下安全生產(chǎn)的角度出發(fā)，采用高壓容量法，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)陽(yáng)泉15號(hào)煤層的顆粒煤樣進(jìn)行等壓擴(kuò)散和高壓注氣兩種條件下弱吸附性N2置換煤中CH4實(shí)驗(yàn)，研究了兩種實(shí)驗(yàn)條件下N2置換煤中CH4規(guī)律，并對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行分析。
　　陽(yáng)泉15號(hào)煤對(duì)CH4、N2單組分氣體的吸附-解吸實(shí)驗(yàn)表明，煤吸附CH4能力強(qiáng)于吸附N2。通過(guò)對(duì)等壓擴(kuò)散和高壓注氣兩種實(shí)驗(yàn)條件下N2對(duì)CH4的置換解吸規(guī)律可以看出，高壓

2、注氣條件下CH4置換量很小，且隨煤對(duì)CH4的吸附平衡壓力升高呈現(xiàn)先增后減的規(guī)律，CH4的吸附平衡壓力為0.84MPa時(shí)置換量達(dá)到最大值0.56cm3/g，同一甲烷吸附平衡壓力下，置換量隨著氮?dú)庾鈮毫Φ纳叨龃螅以黾恿恐饾u減??；等壓擴(kuò)散條件下CH4置換量隨煤對(duì)CH4的吸附平衡壓力的升高而增大；相同CH4吸附平衡壓力下，等壓擴(kuò)散條件下CH4置換量始終大于高壓注氣條件下CH4置換量。對(duì)置換氣體N2的吸附量而言，兩種實(shí)驗(yàn)條件下均表現(xiàn)為隨C

3、H4平衡壓力的升高先升后降，且相同CH4吸附平衡壓力下，高壓注氣條件下N2吸附量始終大于等壓擴(kuò)散條件下N2吸附量。
　　分析兩種實(shí)驗(yàn)條件下的置換作用機(jī)理，得出高壓注氣條件下，N2對(duì)煤中CH4的置換機(jī)理是高壓氮?dú)獾淖⑷朐黾恿嗣褐锌倝毫Χ鸬募淄榻馕坏葔簲U(kuò)散條件下，N2對(duì)煤中CH4的置換主要是氣體的擴(kuò)散作用和由氣體擴(kuò)散作用引起的甲烷分壓降低以及由氣體擴(kuò)散引起的氮?dú)夥謮荷吖餐饔谩Ｒ蚨?，等壓擴(kuò)散條件下N2的置換量高于高壓注氣條件下