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题名不同煤阶煤样孔隙结构表征及其对瓦斯解吸扩散的影响
被引量：41
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作者
李祥春
李忠备
张良
高佳星
聂百胜
孟洋洋
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机构
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室
河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第S01期142-156,共15页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2018YFC0808301)
北京市自然科学基金面上资助项目(8192036)
河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地开放基金资助项目(WS2018B04)。
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文摘
基于气体吸附理论,采用低温液氮吸附法(LT-N 2 GA),CO 2吸附法和扫描电镜法(SEM),从孔容、比表面积、孔径分布和孔隙形状4个方面,研究分析了8种不同变质程度煤样的孔隙结构。并结合煤粒瓦斯扩散实验,计算出煤样的迂曲度和瓦斯扩散通道长度,分析讨论了不同煤阶煤体孔隙结构对瓦斯解吸扩散规律的影响及机理。结果表明:不同煤阶煤样的吸附能力存在显著的差异。随变质程度的加深,吸附能力呈先降低后升高的U形规律;SEM观察结果与低温液氮吸附等温线分析的孔隙形态整体上较为一致,不同煤阶煤样的孔隙形态有很大差异,表明煤体表面的异质性;吸附分析显示中孔孔径呈多峰分布,孔容主要由2~15 nm的中孔贡献;煤体微孔段的吸附能力取决于0.6~0.9 nm和1.5~2.0 nm孔径段。煤质对瓦斯解吸扩散的影响主要与孔隙结构的差异有关。不同煤阶煤体孔隙率和迂曲度不同,瓦斯扩散通道长度不同,随着扩散通道长度的增加,瓦斯初始解吸速率呈指数形式减小;瓦斯在煤体孔隙中的扩散以微孔内的表面扩散为主,孔比表面积越大,表面扩散越显著;瓦斯解吸量和初始扩散系数与煤阶之间呈现不对称U形关系,在高阶煤阶段(V daf<15%),随着挥发分的增加,瓦斯解吸量和初始扩散系数显著减小。在中、低阶煤阶段(V daf>15%),随着挥发分的增加,二者缓慢增加。
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关键词
煤阶
孔隙结构表征
微孔
扩散通道
瓦斯解吸扩散规律
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Keywords
coal rank
pore structure characterization
micropore
gas diffusion channel
gas desorption and diffusion rules
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分类号
TD712
[矿业工程—矿井通风与安全]
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题名粒度对软硬煤粒瓦斯解吸扩散差异性的影响
被引量：68
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作者
刘彦伟
刘明举
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机构
河南理工大学安全科学与工程学院
河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地(河南理工大学)
煤炭安全生产河南省协同创新中心
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第3期579-587,共9页
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基金
国家自然科学基金面上资助项目(51374095)
省部共建国家重点实验室培育基地开放课题重点资助项目(WS2012B02)
河南理工大学博士基金资助项目(B2013-005)
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文摘
基于气体在多孔介质的运移理论,采用物理模拟实验的方法,研究了软、硬煤粒瓦斯扩散速度、扩散系数的差异特征随粒径的变化规律;采用压汞法考察了软、硬煤粒孔隙结构特征的差异,分析了粒径对软硬煤瓦斯扩散行为差异性的影响机理。研究结果表明,当粒度大于等于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值达到最大值,且基本趋于稳定;当粒度小于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值随粒度的减小而减小;当粒径减小到一定程度——称该粒度为原始粒度,软、硬煤的瓦斯扩散速度和扩散系数几乎没有差别。软煤相对于硬煤和粒度减小,均使大中孔的孔容显著增大,即粒度减小会缩小软硬煤之间瓦斯解吸扩散通道的差别。软硬煤孔隙结构差异是导致瓦斯扩散速度和瓦斯扩散系数随粒径变化规律产生差别的本质原因。以上研究成果为钻屑瓦斯解吸指标、瓦斯放散初速度和煤层瓦斯含量等测定过程中粒度选择与结果修正提供理论参考。
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关键词
软硬煤屑
粒径
瓦斯解吸扩散规律
孔隙结构
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Keywords
soft coal and hard coal
particle size
gas desorption and diffusion rules
pore structure
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分类号
TD712
[矿业工程—矿井通风与安全]
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