程莊礦無(wú)煙煤吸附特征及儲(chǔ)氣機(jī)理研究.pdf

1、我國(guó)具有豐富的煤炭資源，煤層氣的儲(chǔ)量也十分龐大，值得注意的是煤層氣是一種清潔能源。因此，進(jìn)行煤層氣開發(fā)可以緩解我國(guó)對(duì)能源的需求壓力、減弱對(duì)進(jìn)口石油的依賴性、減少溫室氣體的排放。但是在煤礦開采中，因瓦斯參與突出和爆炸而造成的人員傷亡事故，卻時(shí)常發(fā)生。煤層氣主要以吸附態(tài)存在于煤體孔隙中，因此，研究煤層氣的吸附特征及煤儲(chǔ)氣機(jī)理，對(duì)能源、國(guó)防、環(huán)境、礦井安全等都具有重要意義。
　　針對(duì)程莊礦煤對(duì)甲烷、氧氣、二氧化碳的吸附特征和吸附模型描述

2、精度、煤儲(chǔ)氣的機(jī)理等問(wèn)題，選取程莊煤礦9＃煤層無(wú)煙煤為研究對(duì)象，借助等溫吸附常數(shù)測(cè)定裝置進(jìn)行等溫吸附試驗(yàn)。在借鑒前人成果的基礎(chǔ)上，基于礦井瓦斯防治、物理化學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、表面物理化學(xué)、分形學(xué)等學(xué)科理論，對(duì)上述問(wèn)題展開研究。取得如下結(jié)論:
　　1)該礦無(wú)煙煤對(duì)二氧化碳的吸附量最大，甲烷次之，氧氣最小。
　　2)氣體性質(zhì)會(huì)對(duì)吸附模型在該礦的適用性產(chǎn)生影響。采用Langmuir模型或DR模型擬合煤對(duì)氧氣或甲烷的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度較高，采

3、用BET模型擬合時(shí)的效果較差;采用BET模型處理二氧化碳等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合效果最好。
　　3)甲烷、氧氣、二氧化碳分子之間的極化率差異，造成此三種氣體與煤分子之間的分子間作用力大小不同，這是造成三者在被吸附過(guò)程中表現(xiàn)出差異的根本原因。極化率越大，分子間作用力越強(qiáng)，吸附越穩(wěn)定，吸附量越大;隨著溫度的升高，取向力減小，分子間作用力也開始減弱。
　　4)溫度對(duì)吸附量的影響可以通過(guò)吸附熱與表面自由能進(jìn)行量化。作者基于統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論，