準南低階煤孔隙結構對瓦斯吸附熱力學特性影響實驗研究.pdf

1、礦井瓦斯災害的防治和煤層氣的開發(fā)利用與煤體的微觀結構特征及瓦斯吸附規(guī)律密切相關，研究低階煤的孔隙結構對其瓦斯吸附特性影響有利于準確評價低階煤的儲層特征。選取新疆準南煤田10個典型實驗礦井的低階煤煤樣，結合煤體孔隙結構特征從熱力學角度分析其對煤體瓦斯吸附特性影響。
　　(1)利用低溫氮吸附實驗分析準南低階煤孔隙結構，結果表明準南低階煤的孔隙較為發(fā)育，孔隙結構復雜，相同孔徑段比表面積和孔容大小及占比存在不同程度的差異，比表面積以過渡孔

2、和微孔為主，孔容則以過渡孔和中孔為主，微孔較小，相同孔徑段比表面積和孔容隨孔隙直徑變化規(guī)律相似。
　　(2)基于PCT-C80吸附量熱實驗系統(tǒng)測定實驗低階煤的瓦斯吸附熱數(shù)據(jù)，通過四種吸附模型的擬合對比表明D-A吸附理論模型更適合描述實驗低階煤的瓦斯吸附特性。通過(Clausius-Clapeyron)和(Gibb-Helmholtz)方程計算瓦斯等量吸附熱及吸附熵變，建立考慮標準平衡壓力常數(shù)的吸附自由能方程計算瓦斯吸附自由能變。表

3、明理論方程計算值與實驗實測吸附熱值存在差別，溫度升高煤體瓦斯等量吸附熱及煤體吸附熱均減小，瓦斯吸附自由能變增大，吸附熵變減小，從熱力學角度證實升溫不利于煤體瓦斯吸附，其瓦斯吸附熱力學參數(shù)適用于表述煤體瓦斯吸附特性。
　　(3)通過分析孔隙結構對其瓦斯吸附熱力學特性影響，得到低階煤孔隙結構與煤體瓦斯吸附熱關系，表明除實驗煤樣過渡孔比表面積以外，隨著BET比表面積及其余各孔徑段比表面積增大，瓦斯吸附熱Q、吸附自由能變ΔG、吸附熵變ΔS