吸附平衡时间对瓦斯吸附常数测值的影响效应研究

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煤的瓦斯吸附常数是煤矿瓦斯防治技术领域的重要基础参数,它的准确测定对煤矿瓦斯预测、瓦斯抽采和瓦斯突出防治均有重要的意义。中华人民共和国煤炭行业标准MT/T752-1997《煤的甲烷吸附量测定方法(高压容量法)》规定了测定煤对瓦斯吸附平衡时间为7h,但实践中发现大部分煤样在7h内并不能达到吸附平衡状态。为此,本文选用6组具有代表性的煤样,进行了不同吸附时间下的瓦斯吸附常数测定;然后分析了不同吸附时间对瓦斯吸附常数的影响效应,并对其影响机制进行研究;最后以菲克扩散定律为基础,对合理吸附平衡时间进行了探讨,并结合实际工程应用,考察其应用价值。  通过实验测定、理论分析及数值模拟,得出以下主要结论:  ⑴吸附时间是影响瓦斯吸附常数的重要影响因素之一。对于同一煤样,吸附时间越长,煤对瓦斯的吸附越接近吸附平衡状态,瓦斯吸附常数 a值表现出由增大到最后趋于稳定的趋势;瓦斯吸附常数 b值表征吸附速度与解吸速度的比值,随着吸附时间的延长,瓦斯吸附常数b值呈减小并逐渐趋于稳定的趋势。  ⑵瓦斯吸附常数a值与煤变质程度相关。煤的变质程度越高,比表面积越大,微孔更加发育,煤对瓦斯的吸附量越大,a值的测值越高。  ⑶瓦斯吸附常数a值均与煤破坏类型相关。与硬煤相比,软煤的孔隙容积多,比表面积更大,微孔所占比例更多,煤对瓦斯的吸附量增大,导致软煤的a值大于硬煤。  ⑷工程应用考察结果表明:高压容量法规定的7h下并不能保证所有煤样都达到吸附平衡状态,在进行瓦斯吸附常数测定时,应根据煤的变质程度来确定合理吸附平衡时间,对于高变质程度煤样,吸附时间应适当延长,从而提高瓦斯吸附常数测值的可信度和工程应用价值。
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