碳材料孔隙吸附性能及突出煤孔隙特征研究.pdf

1、煤炭在中國一次能源中占有非常重要的地位。由于賦存條件差，煤炭開采過程中經(jīng)常發(fā)生各種事故，其中煤與瓦斯突出事故在發(fā)生次數(shù)及造成后果的嚴重性上，都占有相當大的比例。煤與瓦斯突出是一種復雜的動力現(xiàn)象，誘發(fā)其發(fā)生的動力源目前仍處于探索之中。目前對煤與瓦斯突出的判定指標主要集中在煤的瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯解吸速度、瓦斯涌出強度和衰減規(guī)律、煤體堅固性系數(shù)等煤層相關參數(shù)，而這些參數(shù)中絕大多數(shù)與煤的孔隙結(jié)構相關。因此，煤體孔隙結(jié)構的研究將有助于解釋煤

2、對瓦斯的吸附性能、揭示煤與瓦斯突出機理。
　　針對煤與瓦斯突出問題，論文從孔隙中氣體分子吸附微觀理論出發(fā)，首次采用低溫氮吸附法測試結(jié)構規(guī)整的不同規(guī)格的碳納米管的低溫氮吸附等溫線，并運用合適的分析方法對其孔隙結(jié)構特征進行分析。通過對碳納米管的吸附實驗及孔隙結(jié)構分析，研究微孔及介孔的吸附性能，并檢驗儀器的可靠性及分析方法的合理性，為后續(xù)的煤樣分析提供指導。重點研究了31種煤樣的低溫氮吸附等溫線及其微觀孔隙結(jié)構特征，探討了突出煤樣與非突

3、出煤樣的微觀孔隙結(jié)構差異及其吸附性能的差異。論文通過研究得出以下主要結(jié)論:
　　(1)通過對碳納米管和煤樣的低溫氮吸附實驗，發(fā)現(xiàn)無論是圓形孔隙還是狹縫形孔隙，在一定壓力下，當孔隙尺寸小于某一數(shù)值時其內(nèi)部的吸附行為是微孔填充現(xiàn)象;
　　(2)煤樣的微孔填充現(xiàn)象主要發(fā)生在孔寬0.9 nm左右的孔隙中，發(fā)生微孔填充現(xiàn)象的孔隙的吸附能力遠遠大于未發(fā)生微孔填充現(xiàn)象的孔隙，突出煤樣的微孔數(shù)量遠遠多于非突出煤樣，因此突出煤樣的微孔的吸附能