论文摘要
一直以来,人们都比较重视煤层气吸附特征的研究。随着煤层气工业的形成,煤层气开采遇到了许多问题,人们才逐渐把焦点集中在煤层气解吸特征的研究上。中高阶烟煤变质程度较高、含气量大,是煤层气开发的优选区,所以笔者从我国中高阶烟煤矿区采集了20个煤样,以期获得该变质阶段的煤的吸附/解吸特征。煤的孔隙结构是煤具有吸附甲烷特性的直接原因,物质成分是孔隙结构的载体,因此它是间接原因;要想弄清楚煤对甲烷的吸附/解吸特征,就要对这两方面的因素进行全面分析。本文对煤样进行了显微煤岩成分构成、工业成分构成等煤样物质成分方面的鉴定;通过液氮吸附实验、压汞实验等方法测量了孔径、孔容、孔比表面积、孔隙度等煤样孔隙结构方面的特征;利用高压容量法对煤样进行了吸附/解吸实验,获得了吸附过程与解吸过程中过剩吸附量的实验数据,并按照质量守恒原理对过剩吸附量进行了校正,得到了校正吸附量（绝对吸附量的近似值）。笔者将Langmuir吸附式加以改造后,将其命名为Langmuir解吸式。本文用Langmuir吸附式来拟合吸附过程的数据,用Langmuir解吸式来拟合解吸过程的数据,吸附数据与解吸数据拟合结果的相关系数的平方R2都达到99%以上。笔者在Langmuir解吸式的基础上,提出了理论解吸残余量c、理论解吸率η、理论解吸残余率1-η的概念。笔者详细分析了煤样的物质成分和孔隙结构对Langmuir体积VL和理论解吸残余量c的影响,结果发现:在中高阶烟煤中,煤的变质程度、镜质组含量、固定碳含量、微孔孔容是促进甲烷吸附和阻碍甲烷解吸的主要因素;而煤的平衡水分含量、灰分含量、孔隙比表面积以及小孔、中孔、大孔的孔容则与甲烷的吸附/解吸没有明显关系。