王　军

(煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 沈阳 110016)



贫煤孔隙特征及其对瓦斯解吸的影响

王军

(煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 沈阳 110016)

为了研究贫煤孔结构特征对瓦斯解吸规律的影响，采用低温液氮吸附法针对5个贫煤煤样的纳米级(<100nm)孔隙结构进行了分析。同时根据瓦斯解吸实验，将实验结果与煤的孔隙结构特征相结合，分析纳米级孔隙结构对煤体瓦斯解吸的影响。结果表明：贫煤的小孔(10～100nm)和微孔(<10nm)发育，微孔主要占据了孔隙的比表面积，决定瓦斯解吸特性，在相同平衡压力条件下，瓦斯解吸量随比表面积的增加而增加，呈现出较好的线性关系；孔比表面积是影响解吸量的主要因素，而孔容与瓦斯解吸量的关系不明显。研究结果对煤矿瓦斯涌出量预测具有重要意义。

贫煤；孔隙特征；瓦斯解吸；低温液氮吸附；比表面积；孔容

煤是一种多孔有机介质，具有高度发达的孔隙结构[1-2]。煤的孔隙结构特征(如孔隙率、孔径大小、比表面积等)直接影响煤体瓦斯在煤层中的流动性及渗透性，从而影响着煤层气的吸附与运移。张小东等人的研究也表明，煤体瓦斯吸附性能与煤的成分和孔结构紧密相关，且采用溶剂萃取法可以很好地改变煤的孔隙结构和吸附性能[3-5]。文献[6]通过孔隙率和瓦斯压力的测定，计算出了煤层中的游离瓦斯含量。文献[7]以干煤样为研究对象，在20MPa高压下进行甲烷、二氧化碳、氮气吸附实验，结果表明，煤体内部有大量的孔隙与煤体表面不连通，这类闭孔阻碍瓦斯的吸附和解吸。文献[8]研究了不同变质程度煤的孔径分布及其对吸附常数的影响。煤的孔隙特性与煤的变质程度、地应力、破坏类型等因素有关。目前研究煤的孔隙结构特征的常用方法是低温液氮吸附法[9]、压汞法[10]、CT扫描及SEM。本文采用低温液氮吸附法实验测定煤的孔隙结构特征，同时根据瓦斯解吸实验，将实验结果与煤的纳米级孔隙结构相结合，对煤体瓦斯解吸规律进行分析和研究。研究结果对煤与瓦斯突出防治和煤层气资源的开发均具有十分重要的意义[11-14]。……