煤中小分子有機物對煤層瓦斯賦存增強效應(yīng)研究.pdf

1、煤是一種復雜的有機巖石，除含大分子固體骨架外，還含大量可溶于有機溶劑的小分子有機物，它們存在于煤基質(zhì)的孔隙甚至大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，必然會對煤層瓦斯賦存產(chǎn)生一定影響。本文采用微波輔助抽提方法，抽提煤中小分子有機物，研究抽提前后，煤的孔隙結(jié)構(gòu)、煤中官能團及吸附能力的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)煤中小分子有機物對煤層瓦斯賦存具有增強效應(yīng)。
　　采用四氫呋喃溶劑對煤樣進行微波輔助抽提，獲得抽提產(chǎn)物（小分子有機物）與抽提余物（殘煤）。采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

2、儀測試了小分子有機物的成分；采用N2吸附法測試了原煤和殘煤孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)；采用紅外光譜分析煤樣抽提前后官能團變化。結(jié)果表明，抽提產(chǎn)物主要成分為芳香烴、脂肪烴和含雜原子的化合物，富含甲基、羥基、羰基等活性基團；煤樣抽提后官能團的總體含量均有明顯下降，說明小分子有機物在原煤中占有一定的比重，抽提之后煤的組分含量發(fā)生變化，對煤的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附溶解特性產(chǎn)生一定影響；四氫呋喃抽提后，各煤樣的殘煤總孔體積和比表面積均比原煤減小，煤的平均孔徑增大，起到

3、了增孔、擴孔作用，說明煤中小分子有機物提高了煤的比表面積。
　　開展了抽提前后煤樣的甲烷等溫吸附實驗，分析了抽提前后各煤樣對甲烷的吸附特性變化規(guī)律。結(jié)果表明，抽提殘煤的甲烷吸附量均低于原煤，說明煤中小分子有機物的存在可提高煤吸附甲烷的能力。
　　依據(jù)煤中小分子有機物成分測試結(jié)果，選取柴油、潤滑油和煤焦油作為它們的模型物質(zhì)，進行甲烷溶解實驗，研究其溶解甲烷能力。結(jié)果表明：相同溫度（30℃）下，在測試壓力范圍（1～5MPa）內(nèi)，

4、它們的瓦斯溶解量隨瓦斯壓力的增加而增大；同平衡壓力下，在測試溫度范圍（30～70℃）內(nèi)，它們的瓦斯溶解量隨溫度的升高而減小。
　　采用多孔介質(zhì)-模型物質(zhì)-甲烷體系模擬煤骨架結(jié)構(gòu)-小分子有機物-瓦斯體系，開展甲烷等溫吸附實驗。結(jié)果表明，添加了柴油和潤滑油的擔體比純擔體的甲烷吸附量增大。隨著含量的增加，含柴油擔體的甲烷吸附量也隨之增大，表明煤中小分子有機物能夠提高多孔介質(zhì)對瓦斯的吸附能力。
　　在研究原煤和殘煤的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附特