成型压力与粒度对型煤瓦斯吸附特性影响的实验研究

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煤与瓦斯安全共采重点之一是矿井瓦斯灾害的防治,这与煤体的微观结构特征和瓦斯吸附规律密不可分。论文通过核磁共振和容量法瓦斯吸附实验,结合理论分析,研究了成型压力与粒度对型煤的孔隙结构特征和瓦斯吸附特性的影响。通过核磁共振实验,测试得到核磁共振乃谱,得出型煤主要呈现微孔、中大孔两峰;不同粒径和成型压力的型煤,颗粒间间隙、颗粒破碎程度和密度不同,内部结构表现出个体差异性,从而引起了型煤孔隙比表面积的变化,表现为核磁共振驰豫时间和信号幅度存在差异;微孔峰面积及占比与粒度成反比,与成型压力成正比;中大孔和总孔的谱峰面积及占比与粒度成正比,与成型压力成反比。根据容量法高压瓦斯吸附实验结果,得出型煤的瓦斯吸附量随压力的变化规律;在单因素实验中,型煤的瓦斯吸附量与吸附温度、型煤粒度、成型压力均成反比;对吸附等温线进行拟合,优选出适用于描述型煤吸附规律的理论模型;Langmuir模型拟合结果的吸附常数a值相对较小,说明型煤吸附能力较弱,且吸附常数a值与吸附温度、型煤粒度、成型压力成反比。根据容量法常压瓦斯吸附实验结果,得出型煤的瓦斯吸附量随着时间而增加,增速逐渐减缓,直至达到吸附动态平衡;对温度、粒度、成型压力的常压瓦斯吸附量敏感性进行分析,得出温度为主要因素,其余为次要因素;对型煤的常压吸附曲线进行拟合,优选出适用于描述型煤常压吸附动力学规律的理论模型,其中准一级动力学模型拟合得出的平衡吸附量与实际平衡吸附量之间相对误差最小,但计算值比实际值略低;四种模型中反应吸附速率的参数与温度呈正相关关系,与粒度呈负相关关系,与成型压力的相关规律不明显。研究不同成型条件下型煤的孔隙结构特征和瓦斯吸附特性,对瓦斯的抽采与治理具有工程指导意义。
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