高瓦斯煤层及直接顶瓦斯吸附-解吸特性研究

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随着中国经济的高速发展,对能源的需求持续不断的增强。然而限于中国的能源赋存条件,煤炭在未来几十年内仍将是我国的主要能源。在煤炭开采过程中,瓦斯突出问题始终是中国煤炭开采的头号威胁。在大量煤矿开采实践中,人们发现在一些高瓦斯煤矿的直接顶板中,也存在大量的瓦斯。在其跨落后,导致采空区瓦斯涌出量在一定程度上超过了直接落煤的瓦斯含量,因此学者提出高瓦斯煤矿煤层顶板泥岩内可能具有一定的瓦斯吸附解吸性能。为了揭示这种顶板的瓦斯吸附解吸特性对煤矿瓦斯涌出的影响,开展本项目的研究。  本文在前人的研究基础上,探究煤层顶板炭质泥岩的瓦斯吸附解吸性质。通过实验研究和理论分析,进行了煤层及煤层顶板的瓦斯吸附与解吸实验研究,对比研究煤层顶板泥岩在不同压强不同含水率的条件下吸附解吸特性。  本文共四章,主要包括以下几个部分:  (1)本文首先阐述了我国煤层气赋存开采的现状。介绍了国内外煤层气瓦斯吸附解吸的研究现状,阐述了研究本课题的目的和意义。  (2)详细介绍了瓦斯吸附理论,进行了煤体瓦斯吸附解吸实验。在两种粒径大小煤样的瓦斯吸附解吸实验中,粒径大的煤样吸附与解吸量少于粒径小的煤样吸附解吸量。  (3)进行了煤层顶板泥岩的瓦斯吸附解吸实验。在取样的三种岩样中,不同巷道位置相同粒径大小的泥岩瓦斯吸附量存在一定的差距,说明了顶板泥岩瓦斯吸附性能具有一定的地域差别。在粒径不同的岩样中,粒径小的岩样吸附量比粒径大的岩样吸附解吸量多。总体上,泥岩的吸附解吸量要少于煤体的吸附解吸量,相同实验条件下泥岩吸附量为煤体吸附量的32.29%。  (4)进行了含水率对泥岩瓦斯吸附解吸的影响,对比了不同位置巷道岩样、不同粒径大小、不同压力、不同含水率条件下吸附解吸特性,分析总结了泥岩瓦斯吸附解吸的一般规律。泥岩总是在第一组压力下,吸附速率比较线性,随着气体压力增大其阶段吸附量减少,但总体上累计吸附量增多。所有含水岩样的吸附解吸量均减少,说明了水分的存在会制约泥岩瓦斯吸附解吸的程度。  本文虽然在实验设计操作上还存在一些不足,但是通过实验数据分析,总结出了泥岩的瓦斯吸附解吸性质特征,对充实瓦斯吸附解吸领域,具有一定的学术意义与实践指导意义。
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