常溫常壓下煤對(duì)CO吸附及解吸特性研究.pdf

1、礦井在正常開采過程中,回采工作面上隅角或采空區(qū)內(nèi)常會(huì)出現(xiàn)CO濃度偏高現(xiàn)象,這些CO大部分來自于煤體氧化產(chǎn)生,但也有些煤礦CO可能來自于煤系地層賦存的煤體內(nèi),這部分CO在開采過程中可能解吸出來進(jìn)入采場空間內(nèi)。無論是來自于煤體自然氧化產(chǎn)生的CO還是煤體解吸的CO都會(huì)給礦井安全生產(chǎn)帶來一定的影響,關(guān)于煤系地層中賦存的CO的報(bào)導(dǎo)及研究已經(jīng)有很多但常溫常壓下煤吸附及解吸CO特性研究較少,該問題的研究對(duì)了解煤系地層賦存CO及指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)有著重要

2、意義。
　　本文通過研究煤對(duì)單一CO氣體及CO多元混合氣體吸附及解吸實(shí)驗(yàn),得出了不同粒徑及不同變質(zhì)程度的煤對(duì)CO吸附及解吸特性的影響規(guī)律。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出煤對(duì)CO吸附及解吸的一般規(guī)律:隨著煤樣粒徑的增加,煤吸附CO的量出現(xiàn)先減小后增加的趨勢,不同粒徑煤樣解吸單一CO的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示解吸CO量q和粒徑r具有關(guān)系為q=m1em2r;常溫常壓下同一煤樣對(duì)各個(gè)氣體的吸附量具有CO2>CO>CH4>N2的關(guān)系;隨著煤樣變質(zhì)程度的加深,煤樣對(duì)

3、單一CO的吸附量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢并在中變質(zhì)程度時(shí)達(dá)到最大吸附值,隨著煤的變質(zhì)程度的加深煤樣對(duì)單一CO的初始吸附速率有著先增大后減小的趨勢;揮發(fā)分Vad在10％~30%范圍內(nèi)各煤樣對(duì)單一CO的吸附量和解吸量隨著揮發(fā)分Vad的增加有著先增加后減小的趨勢;各煤樣吸附及解吸單一CO量與煤的過渡孔及微孔體積之和呈正相關(guān)關(guān)系。煤的外在改變因素對(duì)煤吸附及解吸CO有著重要的影響:在常溫變化范圍內(nèi),煤對(duì)CO的吸附量與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系而煤對(duì)CO的解吸

4、量與溫度呈正相關(guān)關(guān)系;在常壓變化許可范圍內(nèi),煤吸附CO的量與壓力有著正相關(guān)關(guān)系而煤對(duì)CO的解吸量與壓力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;煤樣含水率與煤吸附及解吸CO量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　通過實(shí)驗(yàn)分析知,CO2及N2具有“驅(qū)趕”CO的作用。回采工作面的煤暴露于含有大量N2的空氣中,煤對(duì)N2的吸附會(huì)使得剛暴露于空氣中煤體內(nèi)賦存的CO進(jìn)一步解吸,解吸的CO隨著回風(fēng)流積聚到回采工作面上隅角,使得回采工作面上隅角CO濃度進(jìn)一步升高;若采空區(qū)發(fā)生自燃,CO2濃度