煤的微观结构变化吸附控制机理

论文摘要

基于不同压力下和不同室温下,对不同含水率的煤样及干煤样进行的吸附膨胀实验来揭示微观结构和水分对煤吸附气体的控制机理,实验结果可以得出:煤吸附气、水介质后,体积发生膨胀,煤体强度和机械能降低,具体表现在煤样中注入的气量越大,产生的膨胀能越大,变形程度也越大;水分的存在,使得气体吸附量减小,因此煤体吸附气体后产生的应变减小,含水率与体积应变呈负相向关系,并且指出了煤储层中注入水这一现象的地质意义。探讨了不同煤体结构煤样的吸附性差异及其控制机理,对焦作矿区各井田的不同煤体结构煤样的吸附性进行了研究,实验揭示:煤样煤体破坏后,吸附、解吸能力增大;温度增加,煤的吸附能力均为下降,解吸能力增加。相比于原生结构煤,随着温度增加,糜棱煤吸附能力下降趋势和解吸能力增大趋势比原生结构煤更为明显。另外还得出煤体破坏后,不同孔径段的孔隙数量均有增大,使得煤样容纳气体的能力增大。特别是大、中孔含量的增大,导致了糜棱煤样更容易发生解吸。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究历史与现状
• 1.2.1 煤的微观结构研究现状
• 1.2.2 吸附研究现状
• 1.2.3 吸附理论及模型
• 1.2.4 煤体结构研究现状
• 1.3 存在的问题及创新性
• 1.3.1 存在的问题
• 1.3.2 研究的特色和创新之处
• 1.4 主要研究内容和方案
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 主要研究方案
• 2 研究区地质概况
• 2.1 焦作矿区
• 2.1.1 区域构造特征
• 2.1.2 煤层结构特征
• 2.2 古交矿区
• 2.3 鲍店井田
• 2.3.1 井田构造特征
• 2.3.2 煤层结构特征
• 3 吸附膨胀实验
• 3.1 吸附膨胀实验的原理与样品的制备和实验条件
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 样品的制备和实验条件
• 3.2 实验结果分析
• 3.2.1 压力和应变的关系
• 3.2.2 水分和应变的关系
• 3.3 煤吸附膨胀变形的控制机理
• 3.4 煤吸附膨胀变形与孔隙率和渗透率关系的分析
• 3.5 小结
• 4 煤体结构差异的吸附响应及其控制机理
• 4.1 样品的制备和实验条件
• 4.2 压汞实验和等温吸附实验结果分析
• 4.2.1 孔隙结构参数
• 4.2.2 吸附性
• 4.3 不同煤体结构煤的吸附性差异的控制机理
• 4.3.1 温度、压力
• 4.3.2 煤级、显微组分
• 4.3.3 孔隙结构对吸附性的影响
• 4.3.4 灰分对吸附性的影响
• 4.4 小结
• 5 煤吸附特性的控制机理
• 5.1 压力对煤吸附性的影响机理
• 5.2 水分对煤吸附性影响的机理
• 5.3 煤的孔隙性对吸附的影响
• 5.4 煤体变形对煤吸附能力的影响
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢