赵 东,冯增朝,赵阳升

(1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;2.太原理工大学采矿工艺研究所,山西太原 030024)

基于吸附动力学理论分析水分对煤体吸附特性的影响

赵 东1,2,冯增朝2,赵阳升1,2

(1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;2.太原理工大学采矿工艺研究所,山西太原 030024)

为了研究块裂煤体在不同储水状态下的吸附特性差异,选用潞安余吾煤矿的贫煤和阳煤开元煤矿的无烟煤并加工成ϕ100 mm×150 mm的大块圆柱体煤样,保留了煤体原有的裂隙,基于吸附动力学理论,采用自主研制的吸附－注水成套实验系统,针对两煤种设计了6种不同含水率下的瓦斯吸附特性实验,并对同等初始条件下的定容吸附速率进行了研究。结果表明:水分作用下,对于相同初始压力下的定容吸附,1号和2号煤样干燥时的吸附速率分别是饱和含水时的16倍和22倍,吸附量分别是饱和含水时的5倍和32倍,通过孔隙测定结果,证实1号煤样具有更为发育的孔隙裂隙通道;关于终态吸附量随含水率的增加而降低的趋势,1号煤样是非线性的,但2号煤样呈现较好的线性衰减。

块裂煤体;吸附特征;水分;吸附动力学理论;煤层气开采

煤是一种孔隙、裂隙发育的多孔介质,成煤中伴随着大量煤层瓦斯的产生,且瓦斯在煤中主要以吸附态存在。煤层瓦斯的有效抽采,不仅可以降低矿井瓦斯事故的发生率,而且能够将煤层气作为一种附属清洁能源加以利用。目前国内外抽采技术最为有效的地面煤层水力压裂法和井下煤层水力割缝法,均可以在一定程度上提高煤层气的开采效率,但是两种工艺都会涉及到高压水对块裂煤体的作用,一方面会抑制瓦斯的解吸,另一方面会阻碍煤体的吸附。……