可溶有機(jī)質(zhì)對煤層瓦斯儲運特性影響機(jī)理研究.pdf

1、預(yù)抽煤層瓦斯是瓦斯防治的根本性措施，然而抽采過程中經(jīng)常面臨瓦斯流量衰減快，純瓦斯抽采量低等問題，導(dǎo)致瓦斯災(zāi)害難以根治。煤復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成是影響瓦斯從其微觀孔隙中運移出來的關(guān)鍵因素，而關(guān)于煤的物質(zhì)組成特別是可溶有機(jī)質(zhì)對煤層瓦斯儲運特性的影響規(guī)律仍需深入研究。本文立足于煤體結(jié)構(gòu)及其物質(zhì)組成，采用理論分析、實驗?zāi)M和實驗測試相結(jié)合的方法，在分析原煤和抽提殘煤的孔隙結(jié)構(gòu)、吸附、擴(kuò)散及滲流特性差異的基礎(chǔ)上，深入分析了可溶有機(jī)質(zhì)對煤孔隙作用

2、機(jī)理，進(jìn)而探討其對煤吸附特性以及擴(kuò)散與滲流特性的影響機(jī)理。
　　采用四氫呋喃溶劑對長焰煤、氣煤、焦煤及無煙煤分別進(jìn)行微波輔助抽提，得到抽提物（可溶有機(jī)質(zhì)）與抽提余物（殘煤）。采用色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測了可溶有機(jī)質(zhì)成分，其成分主要為烴類和含氧化合物，其中以芳香烴為主。
　　分別采用掃描電鏡、壓汞法及氣體（N2、CO2）吸附法系統(tǒng)地觀察了和測試了原煤與殘煤孔隙表面特征及其孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，對比分析了原煤與殘煤孔隙特征及結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律

3、；并應(yīng)用分形理論定量化分析了它們的變化規(guī)律。抽提后，簡化了煤孔隙結(jié)構(gòu)，降低了煤中微小孔比例。
　　開展了不同溫度下（20℃、30℃和40℃）原煤和殘煤的高壓甲烷等溫吸附實驗。基于幾種常用的吸附理論模型，分析了原煤和殘煤吸附甲烷特征參數(shù)的變化規(guī)律；依據(jù)吸附熱力學(xué)理論，分析了原煤和殘煤的表面自由能變化值、吸附甲烷特征曲線及等量吸附熱變化規(guī)律，從熱力學(xué)角度分析原煤及殘煤和甲烷之間作用力變化規(guī)律，揭示原煤與殘煤吸附甲烷差異的本質(zhì)。抽提后，

4、降低了煤吸附瓦斯能力。
　　開展了原煤和殘煤瓦斯放散實驗和徑向滲透率測試實驗。深入分析了原煤和殘煤的瓦斯放散量、放散速度、放散系數(shù)和滲透率變化規(guī)律。表明可溶有機(jī)質(zhì)被溶出后，簡化了煤的孔隙結(jié)構(gòu)，減少擴(kuò)散阻力，增擴(kuò)煤的滲流通道，減少滲流阻力，有利于瓦斯在煤層中運移出來。
　　基于原煤和殘煤的孔隙結(jié)構(gòu)、吸附特性、擴(kuò)散特性及滲透率變化規(guī)律，深入分析了可溶有機(jī)質(zhì)對煤孔隙的作用機(jī)理；創(chuàng)造性地使用了“增”（添加柴油）、“減”（溶劑抽提煤中