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水分作用下无烟煤吸附瓦斯特性的分子模拟研究 被引量：2
1
作者 王硕 陈明义 +3 位作者 张雪洁 陈晓昀 王伟 李帅魁 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2023年第1期109-116,共8页
为探究水分对煤吸附瓦斯气体的影响规律,基于蒙特卡洛方法和分子模拟仿真技术,研究了3种无烟煤在不同含水率(0~5%)和气体压力(0~10 MPa)条件下的瓦斯吸附特性。结果表明:相比于Langmuir模型和DR模型,DA模型能较好地表征不同含水率条件... 为探究水分对煤吸附瓦斯气体的影响规律,基于蒙特卡洛方法和分子模拟仿真技术,研究了3种无烟煤在不同含水率(0~5%)和气体压力(0~10 MPa)条件下的瓦斯吸附特性。结果表明:相比于Langmuir模型和DR模型,DA模型能较好地表征不同含水率条件下无烟煤对甲烷气体的吸附特征;煤的瓦斯气体饱和吸附量、瓦斯气体吸附热均表现出随含水率升高而下降的趋势。进一步提出了一种DA吸附模型与具有指数表达式的水分修正系数相结合的新预测方程,该方程对不同含水率条件下的无烟煤吸附瓦斯气体量具有很好的预测效果。 展开更多
关键词 煤层气 DA吸附模型 分子模拟 水分修正系数 吸附热
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高温高压条件下含瓦斯煤解吸-自燃演化特性研究
2
作者 田富超 李振榕 +3 位作者 李帅魁 苏嘉豪 刘香兰 姜文忠 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期101-113,共13页
随着矿井开拓水平的延深,煤岩赋存环境呈现出高瓦斯压力、高地温特征,而温度、压力是影响含瓦斯煤吸附-解吸-氧化特性的重要因素。为了探究高温高压下遗煤中瓦斯解吸特征及自燃特性的变化,选用高瓦斯易自燃矿井不同埋深的煤样作为试验对... 随着矿井开拓水平的延深,煤岩赋存环境呈现出高瓦斯压力、高地温特征,而温度、压力是影响含瓦斯煤吸附-解吸-氧化特性的重要因素。为了探究高温高压下遗煤中瓦斯解吸特征及自燃特性的变化,选用高瓦斯易自燃矿井不同埋深的煤样作为试验对象,设计不同温度和压力下煤中甲烷解吸的正交试验,并对原煤样和解吸煤样进行孔隙及表面积测试、TG-FTIR联用、程序升温试验。结果表明:在整个解吸试验过程中,温度的抑制都显著大于压力的促进作用;高温高压环境主要改变了煤中的微孔结构,致使煤体的比表面积和总孔容都出现增加;解吸后,标高320 m和标高343 m煤样的温度突变点提前了8.7%和4.9%,同时虽然煤中的官能团种类相同,但含量出现了不同程度的降低;标高320 m和标高343 m解吸煤样和原煤样CO生成的交叉温度点分别为78℃和74℃,C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)的浓度始终低于原煤样;同时解吸煤样的耗氧量在相同煤温下出现了下降,在170℃时差距最大,标高320 m和标高343 m解吸前后煤样的氧气含量为9.3%、13.1%和10.3%、14.3%,两者的耗氧量最大相差42.3%、41.2%。综合分析表明,煤体经过高温、高压解吸后煤样在氧化初期更易自燃,产生更多的CO,可以选择CO作为指标气体,而在高温阶段反应剧烈程度有所降低。此外推导出了煤中甲烷解吸对采空区气体环境的实时变化公式,并以1304综采工作面为模型,对“高瓦斯压力、高地温”特征下采空区遗煤中瓦斯解吸影响下的“氧化带”区域进行了更细致的划分,将范围缩小了63.5%。研究成果可为高瓦斯易自燃煤层瓦斯与火耦合灾害防控提供基础支撑。 展开更多
关键词 高温高压 煤自燃 瓦斯解吸 微观结构 氧化特征 危险区域划分 复合灾害
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不同温度下气体竞争吸附特性对煤微观结构响应研究进展 被引量：4
3
作者 李帅魁 姜文忠 田富超 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第11期167-175,共9页
煤矿井下瓦斯与煤自燃复合灾害是制约煤矿安全生产的主要因素,采空区遗煤自燃氧化特征与残余瓦斯和起始温度密切相关。综述了固-气吸附理论模型的研究进展,系统分析了国内外学者在多元气体竞争吸附特征、不同温度下含瓦斯煤微观孔隙结... 煤矿井下瓦斯与煤自燃复合灾害是制约煤矿安全生产的主要因素,采空区遗煤自燃氧化特征与残余瓦斯和起始温度密切相关。综述了固-气吸附理论模型的研究进展,系统分析了国内外学者在多元气体竞争吸附特征、不同温度下含瓦斯煤微观孔隙结构演化及微观基团演变特征等方面涉及的研究方法、试验平台及最新进展,论述了不同温度条件下煤的孔隙特征变化特征以及大分子、官能团演变规律。 展开更多
关键词 多元气体 复合灾害 含瓦斯煤 竞争吸附 孔隙特征 微观基团
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