熱作用及水分影響顧橋煤吸附甲烷的規(guī)律研究.pdf

1、煤儲(chǔ)層吸附瓦斯量始終受到內(nèi)部水的影響，同時(shí)隨著開采深度增加煤層儲(chǔ)存在高溫地層中，熱作用和水存在于煤吸附瓦斯的體系當(dāng)中。本文以淮南顧橋礦區(qū)煤樣為例，分別探究外部因素的熱作用以及內(nèi)部因素的水分對(duì)顧橋煤吸附甲烷的影響，為煤層氣的開采和準(zhǔn)確測(cè)定煤的瓦斯參數(shù)提供基礎(chǔ)理論。
　　選取分別經(jīng)過45℃、60℃、75℃溫度加熱處理煤樣進(jìn)行孔隙特征分析以及煤等溫吸附實(shí)驗(yàn)，探究熱作用對(duì)煤的孔隙結(jié)構(gòu)改變及吸附甲烷的影響。通過壓汞和二氧化碳吸附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加

2、熱處理煤的孔隙總孔體積和孔比表面積都隨著加熱溫度的升高而增大，從60℃到75℃加熱段煤孔隙度增加量為45℃到60℃的近30倍。同一吸附壓力下加熱煤的甲烷吸附量以及等溫吸附常數(shù) a值也隨著加熱溫度升高而增加，煤的孔體積和孔比表面積決定煤的吸附能力，所以孔隙結(jié)構(gòu)分析和吸附試驗(yàn)結(jié)果相符合。
　　采用物理、化學(xué)理論與等溫吸附實(shí)驗(yàn)分析水作用下煤吸附甲烷的情況。通過計(jì)算分子間作用力發(fā)現(xiàn)，在水介質(zhì)中煤大分子與甲烷分子之間的范德華力遠(yuǎn)小于真空介質(zhì)

3、中，由于氫鍵的存在使得煤大分子與水分子的作用力大于煤與甲烷。對(duì)顧橋礦中央?yún)^(qū)和南區(qū)煤樣進(jìn)行不同含水率的等溫吸附試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)煤樣含水率范圍內(nèi)，吸附常數(shù)a值與含水率符合二次函數(shù)的表達(dá)式，而常數(shù)b值隨著含水率沒有固定的關(guān)系。某一吸附壓力下煤吸附量隨著水分增加呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)的降低趨勢(shì)，擬合得出煤等溫吸附量與吸附壓力及含水率的關(guān)系表達(dá)式。由于水分對(duì)煤吸附產(chǎn)生重大影響，在工程應(yīng)用中應(yīng)該采用接近煤原始儲(chǔ)層水分的平衡水煤樣進(jìn)行煤的等溫吸附試驗(yàn)才能模擬煤礦井