基于微细观分析的煤体瓦斯吸附规律及反常点原因探究

作者

郭立稳杨子恩张嘉勇陈建
单位

华北理工大学应急管理与安全工程学院河北省矿业开发与安全技术重点实验室
摘要

针对煤体微观结构对瓦斯吸附性能的作用规律尚未完善这一问题，采用煤体瓦斯吸附规律微细观综合表征试验方法，探究煤体微观表面官能团、微细观角度煤体孔结构对瓦斯吸附的影响规律，并阐释反常点的产生原因。研究结果表明：随着变质程度增加，瓦斯吸附量整体呈上升趋势，芳香烃相对含量不断升高，脂肪烃相对含量不断减少，含氧官能团相对含量不断下降。挥发分由24.33%降至14.56%,吸附常数a由12.97 cm3/g增长至23.90 cm3/g,芳香烃相对含量由3.80%升至9.03%,脂肪烃相对含量由12.06%降至3.90%,含氧官能团相对含量由81.73%降至49.07%;极性含氧官能团可削弱瓦斯的吸附能力，官能团结构参数C*(羰基比羰基与芳香环之和)的增大阻碍瓦斯吸附过程。随着脂肪链长度的增加，煤体瓦斯吸附能力不断提高；在研究微观孔隙结构对瓦斯吸附量的影响过程中，发现孔隙结构与吸附常数a之间存在反常变化趋势，进一步分析表明表面官能团与孔隙结构存在内在关联，含氧官能团阻碍煤体大孔发育、烃类结构促进大孔发育，煤体吸附性能受多重因素影响。
关键词

微细观分析瓦斯吸附反常点孔裂隙官能团
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(52174182)；河北省自然科学基金项目(E2020209074,E2022209051)；中央引导地方发展资金项目(226Z4601G)；河北省高等学校青年拔尖人才项目(BJK2023086)；华北理工大学青年人才托举计划项目(28438101)；
文章目录

1 试验材料与方法
1.1 煤样选取与制备
1.2 煤体瓦斯吸附规律微细观综合表征试验
1) 微细观角度煤体孔结构表征：
2) 煤体瓦斯吸附特征探究：
3) 微观角度煤体表面官能团表征：
2 结果与讨论
2.1 煤样基础参数
2.2 煤体微观表面官能团对瓦斯吸附影响规律
2.2.1 微观表面官能团分布规律
2.2.2 煤体微观表面官能团与瓦斯吸附关系
2.3 煤体微观结构与瓦斯吸附关联机制
2.3.1 煤体微细观结构关联特征
2.3.2 瓦斯吸附反常点微观解释
3 结论
引用格式

郭立稳,杨子恩,张嘉勇等.基于微细观分析的煤体瓦斯吸附规律及反常点原因探究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(04):838-846.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0267.
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