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微波间断加载作用下煤中瓦斯解吸响应特征实验研究 被引量：1
1
作者 王志军 李宁 +1 位作者 魏建平 马小童 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期76-80,共5页
为揭示煤中瓦斯解吸过程中加载微波作用对解吸特性的影响,分析探讨了微波辐射促进煤层瓦斯解吸的基本原理,研制了微波作用下煤中瓦斯解吸实验装置,对微波间断加载作用及无微波作用条件下煤中瓦斯解吸特性进行了对比实验研究。实验表明:... 为揭示煤中瓦斯解吸过程中加载微波作用对解吸特性的影响,分析探讨了微波辐射促进煤层瓦斯解吸的基本原理,研制了微波作用下煤中瓦斯解吸实验装置,对微波间断加载作用及无微波作用条件下煤中瓦斯解吸特性进行了对比实验研究。实验表明:微波作用对煤中瓦斯解吸具有明显的促进作用,微波作用时间越长,解吸量越大,解吸率越高。在微波作用40 s条件下,微波间断加载作用使得煤样瓦斯解吸量增加290%,解吸率达到87%,解吸速度最大提高率为1 020%。 展开更多
关键词 微波作用 甲烷 解吸 热效应
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水淹环境下煤层瓦斯解吸特性的实验研究 被引量：1
2
作者 肖知国 张晓鹏 +2 位作者 郝梅 唐志昊 刘永强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期37-43,共7页
在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均... 在煤矿生命周期内,水淹煤层现象时有发生,水淹环境下煤层瓦斯的解吸特性将发生较大变化,为了精准防治煤层瓦斯,开展了水淹环境下瓦斯解吸特性的实验研究,结果表明:随着水淹时长增加,累计瓦斯解吸量、初始瓦斯解吸速度和气体扩散系数均出现大幅降低,三者均与水淹时长线性关系明显;低场核磁共振测试表明,随着水淹时长增加,进入煤体孔隙中的水分增加。经理论分析,提出水淹环境下煤层瓦斯解吸的动力机制,当水分进入煤的孔-裂隙中时瓦斯既受到自身残余压力的动力作用,又受到孔-裂隙中水的阻力作用,当动力大于阻力时,瓦斯冲破水膜束缚;当阻力大于动力时,产生水锁效应;随着水淹时长增加,水分侵入煤体的深度增加,水分被排出的难度增加,从而水锁效应增强。 展开更多
关键词 水淹环境 煤层 瓦斯 解吸特性 动力机制
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深部煤层CO_(2)地质封存量化评估及案例研究 被引量：5
3
作者 刘操 赵春辉 +2 位作者 钟福平 秦书杰 韦沧龙 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期288-298,共11页
地质封存CO_(2)作为理想的减碳技术,有望成为缓解温室效应的重要手段,因此量化评估深部煤层CO_(2)地质封存潜力与研究超临界CO_(2)与深部煤岩之间相互作用成为了“双碳”背景下的研究热点。以焦作矿区九里山煤样为试验研究对象,分析了... 地质封存CO_(2)作为理想的减碳技术,有望成为缓解温室效应的重要手段,因此量化评估深部煤层CO_(2)地质封存潜力与研究超临界CO_(2)与深部煤岩之间相互作用成为了“双碳”背景下的研究热点。以焦作矿区九里山煤样为试验研究对象,分析了深部煤层超临界CO_(2)吸附与封存机理,分别开展了35和45℃下煤样的CO_(2)等温吸附试验,解释并校正了CO_(2)吸附等温线高压异常下拐现象,得到了不同温度下煤样的CO_(2)实际吸附量。提出了一种新方法计算CO_(2)地质封存量,能够校正吸附相体积造成的封存量计算误差,并能精确评估不同埋深煤层CO_(2)理论和有效封存量。研究结果表明:①当高压吸附饱和时,煤样表面所有的吸附位被完全占据,此时吸附相体积和密度不再发生改变,吸附量应趋于稳定,但实验室测得的吸附量却在高压饱和阶段随压力增大而减小,这并不符合Langmuir吸附原理,因此必须对实验室测试的吸附等温线进行校正,才能应用于深部煤层CO_(2)封存量评估;②煤中CO_(2)封存量主要由吸附和游离封存量组成,吸附封存量需要采用吸附相密度和Gibbs吸附量进行反算,游离封存量则需要掌握煤中游离相占据的孔隙体积,它只能根据煤中孔隙总体积减去吸附相体积进行计算,因此,吸附相是精确评估吸附和游离封存量的决定性因素;③采用修正的煤层CO_(2)地质封存量化方法,以焦作修武研究区800~2000 m深部煤层为例,得出其单位质量煤中CO_(2)理论封存量为1.52~2.16 mmol/g,CO_(2)有效封存总量为11.19×10^(9)m^(3),换算为封存总质量为21.97 Mt。本研究案例不仅校正了吸附试验数据的物质平衡错误,而且考虑了吸附相占据孔隙空间对游离封存量的影响,这对深部煤层CO_(2)地质封存量精准评估具有重要的应用意义。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 深部煤层 CO_(2)吸附试验 吸附相 评估方法
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河南矿区高灰细泥煤泥水的絮凝沉降试验研究 被引量：4
4
作者 鲁忠良 王擘昊 +3 位作者 于跃先 史长亮 何俊 王婕 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期35-41,共7页
目的随着采煤机械化程度的提高和重介质选煤工艺普及,入选浮煤泥中高灰细泥的含量逐渐增加。高灰细泥是影响煤泥水沉降效率的最直接因素,对煤泥水中的高灰细泥进行处理,直接关系着煤炭资源生产和水资源利用。针对河南矿区煤泥水具有高... 目的随着采煤机械化程度的提高和重介质选煤工艺普及,入选浮煤泥中高灰细泥的含量逐渐增加。高灰细泥是影响煤泥水沉降效率的最直接因素,对煤泥水中的高灰细泥进行处理,直接关系着煤炭资源生产和水资源利用。针对河南矿区煤泥水具有高灰细泥的特性,方法通过设计正交试验测试不同种类的絮凝剂和搅拌速度对煤泥水的沉降率的影响及其之间的相互作用的效果,提高煤泥水沉降效率。结果结果表明:六偏磷酸钠与聚丙烯酰胺的分散性能及絮凝性能更优,搅拌速度、六偏磷酸钠用量、聚丙烯酰胺用量对高灰细泥煤泥水沉降率的影响程度依次减小,搅拌速度和聚丙烯酰胺用量之间的相互关系对沉降率影响最为显著;当六偏磷酸钠用量40.08 mg/L、聚丙烯酰胺用量5.75 mg/L、搅拌速度411.12 r/min,沉降率可达95.5%,沉降率提高的原因在于高灰细泥絮凝过程中絮团成球明显,絮凝剂的桥接作用可以使分散颗粒聚团并发展为球形,长条不规则颗粒明显减少,颗粒群粒形的改变有助于煤泥水的沉降,在一定搅拌速度下粒形保持较为规整,可增加沉降概率,使煤泥水得以有效沉降。结论通过改善煤泥水中颗粒的粒度粒形特性,可以有效提高河南矿区高灰细泥煤泥水的沉降效率。研究结果可为处理高灰细泥煤泥水提供理论支持和实践参考。 展开更多
关键词 河南矿区 煤泥水 高灰细泥 沉降率 粒形
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煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型 被引量：76
5
作者 李志强 刘勇 +1 位作者 许彦鹏 宋党育 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期633-643,共11页
为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规... 为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规律惟一。经典扩散模型不能准确描述瓦斯扩散全过程,误差极大,进而发现了煤粒瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的特有现象。为此,提出了煤粒多尺度孔隙分布的新物理模型,新模型假设煤粒中孔隙呈非均质多尺度形态分布,并具有自相似分形结构,这种多尺度分形结构孔隙决定了煤粒扩散系数的多级分布,进而决定了瓦斯宏观扩散力学机理,即,煤体由表及里,孔隙由大到小分级分布,其扩散系数亦相应的由大到小逐级递减。扩散初期,瓦斯从扩散系数较大的大孔隙中快速逸出,扩散后期,从扩散系数较小的小孔隙中慢速逸出,直至深达微孔内部。正是这种逐级递减的孔隙形态及相应的多级扩散系数分布,形成了瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的扩散机理。根据这一物理假设,引入初始扩散系数D0、扩散系数衰减系数β两个参数反映扩散系数动态衰减特征,提出了动扩散系数数学模型,经200余组数据检验,新模型能较准确描述各条件下的煤粒瓦斯(CH4,CO2,N2)扩散全过程。新模型涵盖了经典单孔隙扩散模型和双孔隙模型,将其推广到了多孔隙维度,并能解释经典单孔隙扩散模型出现的问题,新模型在准确性、简单性、解释性、预测性上优于国外双孔隙模型及其它经验公式。多尺度动扩散系数扩散模型为准确计算瓦斯(煤层气)含气量、储量、突出预测指标,解释各种条件下的瓦斯扩散机理提供了新物理模型和计算新方法。 展开更多
关键词 瓦斯 煤层气 扩散模型 扩散系数 动态
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基于工业CT扫描的瓦斯压力影响下含瓦斯煤裂隙动态演化特征 被引量：41
6
作者 王登科 张航 +5 位作者 魏建平 吴岩 张宏图 姚邦华 付建华 赵立桢 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3550-3564,共15页
为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了... 为探索瓦斯压力影响下的含瓦斯煤裂隙动态演化特征及其规律,利用受载煤岩工业CT扫描系统开展了三轴压缩条件下的含瓦斯煤原位工业CT扫描试验,获取了不同变形阶段的含瓦斯煤原始CT图像和应力-应变曲线等测试结果,通过三维重构技术得到了含瓦斯煤的数字化模型,运用图像分析处理软件对数字化模型进行了裂隙结构的精确提取,实现了含瓦斯煤内部裂隙结构空间形态的可视化展布,并结合分形理论对含瓦斯煤内部裂隙结构进行了定性和定量分析。研究结果表明:围压一定时,不同瓦斯压力下受载含瓦斯煤的全应力-应变曲线变化趋势大致相同,均经历了5个变形阶段,即初始压密阶段、线弹性变形阶段、塑性屈服阶段、峰值破坏阶段和残余变形阶段,含瓦斯煤的峰值强度、弹性模量和残余强度均随瓦斯压力的增大而线性减小;全应力-应变过程中,在瓦斯压力作用下,含瓦斯煤二维裂隙的分形维数和裂隙像素比变化趋势基本一致,呈现出先减少(或不变)后加速增大再增速放缓的变化规律;含瓦斯煤三维裂隙的裂隙率、裂隙密度和三维分形维数变化趋势基本一致,均呈现出缓慢下降、缓慢增长和急剧增长的三阶段式演化规律;破坏失稳后,含瓦斯煤裂隙像素比和二维分形维数随瓦斯压力的增加而线性增大,并且含瓦斯煤的裂隙密度、裂隙率和三维分形维数也随之线性增加;瓦斯气体的存在促进了受载含瓦斯煤的裂隙扩展和贯通,二维裂隙和三维裂隙的数量及网络复杂程度随着瓦斯压力的升高均增大;吸附瓦斯的非力学作用和游离瓦斯的气楔膨胀作用共同导致了含瓦斯煤力学性质的整体弱化。 展开更多
关键词 裂隙动态演化 瓦斯压力 工业CT扫描 三维数字重构 分形维数
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温度冲击下煤层内部孔缝结构演化特征实验研究 被引量：28
7
作者 王登科 张平 +3 位作者 刘淑敏 魏建平 于充 孙刘涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3395-3403,共9页
为研究温度冲击下煤层微观结构的变化特征,采用高低温试验系统对原煤进行了温度冲击实验,利用扫描电镜、工业显微CT、压汞实验和低温液氮吸附实验对温度冲击前后煤的孔隙裂隙结构的演化发展进行了联合表征。基于数字图像处理技术,对温... 为研究温度冲击下煤层微观结构的变化特征,采用高低温试验系统对原煤进行了温度冲击实验,利用扫描电镜、工业显微CT、压汞实验和低温液氮吸附实验对温度冲击前后煤的孔隙裂隙结构的演化发展进行了联合表征。基于数字图像处理技术,对温度冲击前后煤层扫描电镜图像进行二值化处理,定性与定量地分析了煤层的裂隙宽度变化,并统计分析了温度冲击前后煤层中孔隙的比表面积和孔径变化。研究结果表明:温度冲击作用促使煤样内部大孔之间相互贯通并形成宏观裂缝,导致大孔体积相应减少,中孔和小孔的体积均增大;温度冲击试验测试过程中所产生的最大热应力位于煤样表面的切向方向,温度冲击所产生的热应力超过煤样抗拉强度是导致裂隙萌生、扩展和相互贯通的直接原因。研究结果可为煤层气高效开发和提高煤层瓦斯抽采率提供技术支撑。 展开更多
关键词 温度冲击 热应力 孔缝结构 破坏机理 试验测试
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煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置的研制及应用 被引量：18
8
作者 王登科 彭明 +2 位作者 魏建平 付启超 夏玉玲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期644-652,共9页
为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防... 为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防护系统等8个部分组成,其最大轴压为500 k N、最大围压为50 MPa、最高加热稳定温度为90℃,试件尺寸为?50 mm×100 mm。该装置具有以下主要优势:能实现煤岩孔隙率的测试、煤岩力学参数测试、煤岩瓦斯吸附解吸实验和受载含瓦斯煤的蠕变-渗流等多种实验,功能强大、性能稳定、测试准确;采用了滚珠丝杠加载方式,满足了蠕变-渗流等实验的长期加载需求,最长加载时间能达2个月以上;配备了高低温控制系统,能实现煤岩试样进气端、出气端和三轴压力室3处的气体温度保持一致,有效避免了温度变化所导致的气体流量上的测量误差。同时利用该装置分别开展了煤样孔隙率测试、受载含瓦斯煤样解吸特性和含瓦斯煤样的蠕变-渗流实验研究,实验验证了该装置在功能上的多样性和在测试上的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 受载含瓦斯煤 蠕变 渗流 吸附解吸 实验装置研发
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基于地质单元的邹庄矿瓦斯异常区划分 被引量：12
9
作者 雷东记 李钰魁 +2 位作者 张玉贵 郭晓洁 孟慧 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期15-21,共7页
为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了... 为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了预测瓦斯地质异常区的数学模型,并利用工作面效检指标验证模型的有效性;以实际采掘过程中发生动力现象点为临界点,对其相应指标赋临界值,最终形成了以瓦斯含量(7 m3/t)、相对瓦斯涌出量(6.3 m3/t)和构造煤厚度(1.5 m)为核心的瓦斯预测体系。 展开更多
关键词 安全工程 地质单元 瓦斯地质区划 预测模型 临界指标
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含瓦斯煤自然吸水渗吸试验研究及机理探析 被引量：14
10
作者 王兆丰 苏伟伟 +1 位作者 陈向军 吴家浩 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第8期72-76,96,共6页
为了研究含瓦斯煤体自然吸水条件的渗吸作用,在自主搭建的试验平台上,研究了煤体在不同瓦斯吸附平衡压力下,自然吸入不等水量后的渗吸效应,并理论探析了渗吸机理。结果表明：含瓦斯煤样自然吸水后,煤样罐内压力自动升高,吸附态瓦斯被置... 为了研究含瓦斯煤体自然吸水条件的渗吸作用,在自主搭建的试验平台上,研究了煤体在不同瓦斯吸附平衡压力下,自然吸入不等水量后的渗吸效应,并理论探析了渗吸机理。结果表明：含瓦斯煤样自然吸水后,煤样罐内压力自动升高,吸附态瓦斯被置换为游离态,验证了渗吸现象;在相同吸附平衡压力下,随着含水率增加,游离瓦斯增量和渗吸率均逐渐增大,在含水率2%～6%区间呈线性增加,随后增长梯度减缓,逐渐趋于稳定,表明存在极限含水率可使渗吸效应最强;在不同瓦斯吸附平衡压力下,煤样自然吸水的最大渗吸率趋于相等。试验验证了渗吸是利用煤体双重介质特性提供水分运移动力,水分强于甲烷的吸附能力进一步置换吸附态瓦斯,促进煤体瓦斯解吸,降低瓦斯含量。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 自然吸水 渗吸 极限含水率 吸附能力
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基于压汞-液氮吸附-核磁共振法的中低阶煤孔裂隙联合表征 被引量：2
11
作者 刘佳佳 张云龙 +2 位作者 杨迪 高志扬 王丹 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期19-31,共13页
目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区... 目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区间的全孔径分形维数表征方法,即孔径r<140 nm时,使用低温液氮吸附法的FHH模型表征;140≤r<1000 nm时,使用核磁共振模型表征;r≥1000 nm时,使用压汞法的Menger海绵模型表征。结果结果表明:XJ的中/大孔主要由开放孔构成,微/小孔主要由封闭孔和半封闭孔构成,其中,大孔对孔容的贡献率最高,达到94%以上,中孔是孔比表面积的主要贡献者,贡献率为40.58%,微/小孔和中孔较发育,大孔几乎不发育,微/小孔的孔隙连通性较差,中大孔隙的连通性较好;HB孔隙主要由半封闭孔构成,其中孔容中大孔占比最高,占比达97%以上,孔比表面积主要由小孔贡献,贡献率为58.33%,以微/小孔发育为主,中孔、大孔和裂隙相对不发育,孔隙连通性较差;低温液氮吸附法的DFT模型可以得到XJ最发育的孔径为10~12 nm,HB最发育的孔径为1~4 nm;r<140 nm时,HB的内分形维数明显大于XJ的,此孔径范围内HB的非均质性比XJ的更强,孔隙结构更复杂;r>140 nm时HB的分形维数小于XJ的,此孔径范围内XJ的孔隙结构比HB的更复杂。结论研究结果揭示了中低阶煤储层孔隙分布规律,为中低阶煤层的裂隙扩展和瓦斯运移提供理论指导。 展开更多
关键词 中低阶煤 孔径分布 孔隙特征 分形维数 联合表征
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负压取样过程钻杆转速对煤屑-气流动特性的影响研究
12
作者 张宏图 甄泽栋 +1 位作者 李博涛 张欧娅 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页
为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离... 为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离的增加而逐渐减小并趋于稳定,最大切向速度迅速衰减并消失;钻杆转速增加时,气流最大轴向速度变化不大,最大切向速度显著增加;随着钻杆转速增加,煤屑螺旋流更加明显,旋流区距离变长,悬浮区距离变短;进入钻杆的煤屑数量减少,5 m/s速度以上的煤屑分布增多且分散;转动时钻杆内部实际固气比小于设定值,煤屑输送效率随转速的提高先增后减。 展开更多
关键词 负压取样 钻杆转速 煤屑 流动特性 计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟
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高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性研究 被引量：9
13
作者 申晓静 岳基伟 +3 位作者 梁跃辉 王辰 徐金林 韩奇峻 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期176-184,共9页
深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对... 深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对吸附量与过剩吸附量的差值差别不大;瓦斯压力较高时,绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着温度的升高而增大;瓦斯压力从0 MPa逐渐增加到20 MPa的过程中,煤体吸附瓦斯量分为前期快速增加、中期短暂稳定、后期逐渐减小3个阶段;煤的等量吸附热与吸附量满足指数函数关系;基于等量吸附热推演的温度-压力吸附模型可以预测任意温度和压力条件下的等温吸附瓦斯量,预测值与实测值相对误差小于12%。 展开更多
关键词 高温高压 煤体吸附瓦斯 吸附特性 绝对吸附量 过剩吸附 等量吸附热
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深部低阶煤瓦斯吸附特性核磁共振试验研究 被引量：5
14
作者 刘佳佳 贾改妮 +1 位作者 陈守奇 马权 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期68-73,共6页
为了研究深部低阶煤瓦斯吸附特性,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤样,采用低场核磁共振技术(NMR)对原煤煤样进行瓦斯吸附试验,并提出了以核磁共振T2(横向弛豫)谱积分面积值作为吸附瓦斯含量的定量表征。试验结果表明:深部低阶煤瓦斯吸附过... 为了研究深部低阶煤瓦斯吸附特性,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤样,采用低场核磁共振技术(NMR)对原煤煤样进行瓦斯吸附试验,并提出了以核磁共振T2(横向弛豫)谱积分面积值作为吸附瓦斯含量的定量表征。试验结果表明:深部低阶煤瓦斯吸附过程T2谱曲线有3个特征峰(吸附峰、游离峰、自由态瓦斯峰);不同瓦斯压力下,瓦斯吸附总量均随吸附时间的增加而增加,直至保持不变,瓦斯吸附速度先增加后减小;不同瓦斯压力下,深部低阶煤吸附孔的瓦斯吸附量随着吸附时间的增加先增加后保持不变,吸附态瓦斯量与瓦斯压力的关系呈双曲线函数分布,瓦斯压力越大,低阶煤中瓦斯达到吸附平衡时间越长。研究成果对深部低阶煤的煤层气勘探开发和瓦斯抽采具有重要指导意义。 展开更多
关键词 低阶煤 瓦斯吸附 核磁共振 T2谱 吸附孔
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不同温度下煤粒瓦斯扩散特性试验研究与数值模拟 被引量：42
15
作者 李志强 段振伟 景国勋 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期38-42,共5页
为探索温度对煤粒瓦斯扩散特性的影响,利用瓦斯吸附/扩散仪分别对不同温度下的等温吸附,同温同压初始条件下的煤粒升温瓦斯扩散,同压不同温初始条件下的恒温煤粒瓦斯扩散进行试验研究。试验结果表明:同温同压初始条件下的等效扩散系数... 为探索温度对煤粒瓦斯扩散特性的影响,利用瓦斯吸附/扩散仪分别对不同温度下的等温吸附,同温同压初始条件下的煤粒升温瓦斯扩散,同压不同温初始条件下的恒温煤粒瓦斯扩散进行试验研究。试验结果表明:同温同压初始条件下的等效扩散系数随温度升高呈指数关系增大。同压不同温初始条件下的恒温综合扩散系数随温度升高呈先增大后降低的变化趋势。温度升高时,温度与初始吸附量对综合扩散系数具有相反的影响作用趋势。不同温度下,相同时间内的扩散量取决于二者的配比关系。建立温度影响下的理论扩散方程,数值模拟不同温度下的全过程扩散特征。计算结果表明:随着时间延长,各温度下的恒温扩散曲线呈多点交叉状态,符合试验关系。 展开更多
关键词 瓦斯 煤层气 温度 扩散 解吸 热效应
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含瓦斯煤渗透率各向异性研究 被引量：21
16
作者 王登科 吕瑞环 +3 位作者 彭明 魏建平 姚邦华 刘勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1008-1015,共8页
为研究含瓦斯煤各向异性渗流特征,以原煤煤样为研究对象,以含瓦斯煤三轴渗流实验系统为实验平台,开展了含瓦斯煤的各向异性渗流规律的研究,确定了含瓦斯煤各向异性渗透率主值及其方位的计算方法,定义了含瓦斯煤渗透率各向异性率,重点分... 为研究含瓦斯煤各向异性渗流特征,以原煤煤样为研究对象,以含瓦斯煤三轴渗流实验系统为实验平台,开展了含瓦斯煤的各向异性渗流规律的研究,确定了含瓦斯煤各向异性渗透率主值及其方位的计算方法,定义了含瓦斯煤渗透率各向异性率,重点分析了含瓦斯煤渗透率各向异性动态变化规律和瓦斯优势流动方向的转变现象。研究结果表明:煤体瓦斯流动具有非常明显的各向异性特征,本文所提出的含瓦斯煤各向异性渗透率计算方法简单有效;含瓦斯煤具有较强的应力敏感性,其渗透率与有效应力之间符合负指数函数变化规律;含瓦斯煤渗透率的各向异性随有效应力的变化表现出了明显的动态变化发展规律,优势流动方向存在转变现象。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 渗透率各向异性 瓦斯渗流 应力敏感 煤层瓦斯抽采
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含瓦斯煤渗透率动态演化模型 被引量：43
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作者 魏建平 秦恒洁 +1 位作者 王登科 姚邦华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1555-1561,共7页
瓦斯排采过程中煤层渗透率会随着瓦斯压力的变化而动态变化,渗透率的动态演化主要是由有效应力改变及煤体基质收缩两种因素共同作用的结果。基于裂隙平板模型,理论推导了瓦斯解吸、扩散及渗流过程中煤体渗透率的变化关系。利用表面化学... 瓦斯排采过程中煤层渗透率会随着瓦斯压力的变化而动态变化,渗透率的动态演化主要是由有效应力改变及煤体基质收缩两种因素共同作用的结果。基于裂隙平板模型,理论推导了瓦斯解吸、扩散及渗流过程中煤体渗透率的变化关系。利用表面化学与有效应力理论,构建了该过程中基质收缩和有效应力增大等因素影响下的渗透率动态演化模型。根据矿井煤层实测参数,对模型进行了求解。计算结果显示:渗透率与瓦斯压力的关系呈现一种非对称"U"字型变化规律。最后通过渗透率计算结果与实验室实测结果的对比分析,两者吻合度较高,进而验证了理论模型的正确性。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 动态渗透率 有效应力 基质收缩 孔隙率
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新扩散模型下温度对煤粒瓦斯动态扩散系数的影响 被引量：46
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作者 李志强 王登科 宋党育 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1055-1064,共10页
升温促进煤基质中瓦斯快速大幅解吸/扩散是热激励法增产瓦斯机理之一,其首要关键科学问题是探明温度对扩散系数的影响规律和影响机理。采用恒温与升温方法进行了3种不同条件下的扩散实验:(1)初始同压不同温吸附后恒温扩散;(2)同初始吸... 升温促进煤基质中瓦斯快速大幅解吸/扩散是热激励法增产瓦斯机理之一,其首要关键科学问题是探明温度对扩散系数的影响规律和影响机理。采用恒温与升温方法进行了3种不同条件下的扩散实验:(1)初始同压不同温吸附后恒温扩散;(2)同初始吸附量条件下(高温高压、低温低压吸附后)恒温扩散;(3)同初始温压吸附后的升温扩散实验。实验结果表明:实验(1),(2)中用单孔隙经典扩散模型计算的常扩散系数随温度升高呈现无规律的波动形态,经典模型无法解释这一现象。原因是经典模型不能精确描述全时段扩散过程,误差极大,继而发现了扩散系数随时间延长而衰减的特有现象。为此,提出了能精确描述全时扩散过程的动态扩散系数新模型。新模型分析表明,煤基质中多尺度非均质孔隙形态决定了多级孔隙扩散系数分布,进而导致了扩散系数随时间延长而衰减。新模型下动扩散系数随温度升高单调递增,符合阿雷尼乌斯关系,规律惟一,经典模型常扩散系数是新模型动态扩散系数的平均值。新模型涵盖了经典模型,前者是后者的推广。 展开更多
关键词 瓦斯 扩散模型 扩散系数 温度 动态
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蒙脱石粉体对瓦斯爆炸特性参数的影响研究 被引量：15
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作者 王燕 伊宏伟 +2 位作者 孟祥卿 郑立刚 余明高 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期111-117,共7页
选用天然矿物粉体蒙脱石作为抑爆材料,通过20 L球形爆炸装置和自主设计的5 L管道实验系统,测试了蒙脱石粉体及其浓度对甲烷-空气预混气体的爆炸压力、火焰传播速度等特性参数的影响.结果表明:蒙脱石粉体对甲烷爆炸具有一定的抑制作用,甲... 选用天然矿物粉体蒙脱石作为抑爆材料,通过20 L球形爆炸装置和自主设计的5 L管道实验系统,测试了蒙脱石粉体及其浓度对甲烷-空气预混气体的爆炸压力、火焰传播速度等特性参数的影响.结果表明:蒙脱石粉体对甲烷爆炸具有一定的抑制作用,甲烷-空气预混气体的最大爆炸压力和爆炸火焰传播的平均速度随着粉体浓度的增加呈现先降低后上升的趋势.其中,当粉体浓度为0.16 g/L时,爆炸压力下降至最低,比未添加粉体时下降了29.2%;当粉体浓度为0.20 g/L时,火焰传播平均速度最小.此外,结合蒙脱石粉体的元素组成及热解特性分析其瓦斯抑爆机理. 展开更多
关键词 蒙脱石粉体 瓦斯爆炸 抑爆性能 抑爆机理
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采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置研制与应用 被引量：14
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作者 赵洪宝 张欢 +4 位作者 王宏冰 张勉 李兵伟 魏子强 邹友平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3411-3418,共8页
为掌握采空区高瓦斯体积分数区域空间分布范围,自主研发了一种采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置,其主要由采气头、采气管、瓦斯流量监测装置、集气装置和瓦斯体积分数检测仪组成,可实现对采空区不同空间区域内瓦斯体积分数的三... 为掌握采空区高瓦斯体积分数区域空间分布范围,自主研发了一种采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置,其主要由采气头、采气管、瓦斯流量监测装置、集气装置和瓦斯体积分数检测仪组成,可实现对采空区不同空间区域内瓦斯体积分数的三维实测,并成功将该装置运用于现场,对Y型通风靠近留巷侧采空区瓦斯空间分布进行了三维实测。现场实测结果表明:分段留巷Y型通风条件下,近留巷侧采空区在一定空间范围内出现瓦斯集聚现象,其空间范围为沿工作面倾斜方向距沿空留巷30～45 m,沿留巷延伸方向距工作面35～55 m,垂直煤层底板方向距煤层底板15～30m,瓦斯体积分数最高处可达0. 9%;不同工况条件下,近留巷侧采空区高瓦斯区域空间范围基本相同;近留巷侧采空区形成的高瓦斯集聚区域具有严重的瓦斯爆炸威胁,需采取有效措施加强对近留巷侧采空区高瓦斯集聚区域进行监测和治理。 展开更多
关键词 分段留巷 三维实测 采空区 瓦斯分布
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