突出危险煤吸附、解吸瓦斯变形特性试验研究 被引量：38

1

作者 曹树刚 张遵国 +2 位作者 李毅 郭平 刘延保 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1792-1799,共8页

采用自主研制的煤体高压吸附-解吸变形试验系统,进行了突出危险煤在不同瓦斯压力条件下的吸附-解吸变形全过程试验,探讨了突出危险煤吸附瓦斯产生膨胀变形、解吸瓦斯产生收缩变形这一特有的力学行为。研究结果表明,突出危险煤在不同瓦... 采用自主研制的煤体高压吸附-解吸变形试验系统,进行了突出危险煤在不同瓦斯压力条件下的吸附-解吸变形全过程试验,探讨了突出危险煤吸附瓦斯产生膨胀变形、解吸瓦斯产生收缩变形这一特有的力学行为。研究结果表明,突出危险煤在不同瓦斯压力下随时间的变形曲线具有相同的演化规律,即先后经历抽真空收缩变形、充气压缩变形、吸附膨胀变形、卸压膨胀变形、卸压后弹性恢复变形和解吸收缩变形等6个阶段;吸附膨胀变形和解吸收缩变形过程中,煤样的应变变化率绝对值均随时间逐渐减小,直至一个相对稳定值,其变形规律服从朗格缪尔方程;煤样的吸附膨胀变形和解吸收缩变形均呈各向异性,垂直于层理方向和平行于层理方向的应变整体变化趋势呈现一致性,但由于煤体内部裂隙分布差异,使垂直层理方向的应变明显大于平行层理方向的应变;煤样吸附膨胀变形值与瓦斯压力关系对二次函数和朗格缪尔方程均具有较好的拟合效果,煤样解吸收缩变形值与原始瓦斯压力呈很好的幂函数关系和二次函数关系;煤样解吸瓦斯后存在一定的残余变形值。 展开更多

关键词 突出危险煤 吸附膨胀 解吸收缩 时间效应

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原煤和型煤吸附-解吸瓦斯变形特性对比研究 被引量：26

2

作者 张遵国 曹树刚 +1 位作者 郭平 刘延保 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期388-394,共7页

基于不同瓦斯压力条件下的原煤和型煤吸附-解吸瓦斯变形全过程试验,研究了2种煤样在吸附-解吸瓦斯过程中的变形规律.结果表明:原煤在不同瓦斯压力下的吸附-解吸瓦斯全过程应变曲线可划分为6个阶段,而型煤为3个阶段;以时间为参照变量,2... 基于不同瓦斯压力条件下的原煤和型煤吸附-解吸瓦斯变形全过程试验,研究了2种煤样在吸附-解吸瓦斯过程中的变形规律.结果表明:原煤在不同瓦斯压力下的吸附-解吸瓦斯全过程应变曲线可划分为6个阶段,而型煤为3个阶段;以时间为参照变量,2种煤样吸附膨胀和解吸收缩应变曲线均具有朗格缪尔方程形式;原煤吸附膨胀和解吸收缩变形均呈各向异性,而型煤均近似各向同性;2种煤样平衡吸附应变与吸附瓦斯压力关系对朗格缪尔方程均具有拟合效果,平衡解吸应变与原始瓦斯压力呈幂函数关系;2种煤样解吸瓦斯后均存在一定的残余应变;原煤吸附-解吸瓦斯全过程应变曲线的卸压膨胀变形阶段能较好的表征煤与瓦斯突出特性. 展开更多

关键词 吸附膨胀 解吸收缩 对比研究 煤与瓦斯突出

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山西古交矿区马兰煤矿肥煤注水后煤体吸附膨胀行为 被引量：11

3

作者 张小东 王利丽 张子戌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1310-1315,共6页

基于不同压力,室温下对山西古交矿区马兰煤矿的煤样进行注水及吸附膨胀实验,分析了煤体吸附膨胀规律和气、水介质对其的控制机理.研究发现:不同含水率的煤样吸附后,煤体的应变参数随着压力的变化均呈现类似于Langumir等温吸附曲线的变... 基于不同压力,室温下对山西古交矿区马兰煤矿的煤样进行注水及吸附膨胀实验,分析了煤体吸附膨胀规律和气、水介质对其的控制机理.研究发现:不同含水率的煤样吸附后,煤体的应变参数随着压力的变化均呈现类似于Langumir等温吸附曲线的变化规律,且平行于层理方向的应变大于垂直于层理方向的应变;气、水介质从不同的侧面对煤体的吸附应变特征进行影响,煤样中注入的气量越大,产生的膨胀能越大,变形程度也越大;水分的存在,使得气体吸附量减小,煤体吸附气体后产生的应变减小. 展开更多

关键词 马兰煤 注水煤样 吸附膨胀 含水率

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CO2注入对煤储层应力应变与渗透率影响的实验研究 被引量：10

4

作者 牛庆合 曹丽文 周效志 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期43-48,共6页

以沁水盆地成庄矿煤样为研究对象,利用实验室自主研发的CO_2注入与煤层气强化开采实验模拟装置进行不同有效应力和CO_2吸附压力下的煤岩渗透率测试。实验结果表明,煤岩的裂隙压缩系数受到CO_2吸附的影响,初始状态下、亚临界CO_2吸附和... 以沁水盆地成庄矿煤样为研究对象,利用实验室自主研发的CO_2注入与煤层气强化开采实验模拟装置进行不同有效应力和CO_2吸附压力下的煤岩渗透率测试。实验结果表明,煤岩的裂隙压缩系数受到CO_2吸附的影响,初始状态下、亚临界CO_2吸附和超临界CO_2吸附煤样裂隙压缩系数分别为0.066、0.086和0.089。引起裂隙压缩系数改变的原因主要有两方面:CO_2和煤中矿物反应提高了煤基质的不连续性;CO_2软化了煤基质同时降低了煤岩的力学性质。利用考虑吸附应变以及内部膨胀系数的渗透率模型对实测渗透率进行拟合,发现有效应力和内部膨胀系数成正比。CO_2吸附压力和有效应力的增大均提高了煤岩的内部膨胀系数,这影响了煤岩孔裂隙的开度,降低了煤储层的渗透率,并最终降低CO_2在煤储层中的可注性。 展开更多

关键词 CO2-ECBM 渗透率 吸附膨胀 有效应力 超临界CO2

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晋城无烟煤煤中CH_4和CO_2运移规律研究 被引量：9

5

作者 张松航 唐书恒 +2 位作者 万毅 李忠诚 张静平 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期770-775,共6页

基于三轴应力条件下,煤岩有效应力、吸附膨胀量和渗透率的一体测试,研究了晋城无烟煤吸附甲烷和二氧化碳后,渗透性随有效应力改变和煤岩吸附膨胀效应的变化规律.认为煤岩吸附膨胀量和孔隙压力的关系可用兰氏方程描述;煤岩渗透性同有效... 基于三轴应力条件下,煤岩有效应力、吸附膨胀量和渗透率的一体测试,研究了晋城无烟煤吸附甲烷和二氧化碳后,渗透性随有效应力改变和煤岩吸附膨胀效应的变化规律.认为煤岩吸附膨胀量和孔隙压力的关系可用兰氏方程描述;煤岩渗透性同有效应力、吸附膨胀量均呈负指数函数关系,同时结果表明:甲烷和二氧化碳在晋城无烟煤中的扩散方式不同,煤岩对甲烷的吸附膨胀符合单孔气体扩散模型,而对二氧化碳的吸附膨胀符合双孔气体扩散模型,且甲烷的吸附膨胀速率小于二氧化碳的吸附膨胀速率;煤岩饱和吸附后,各孔隙压力条件下的初始渗透率与孔隙压力呈幂函数关系减小.针对晋城无烟煤,同等条件下煤岩吸附甲烷后的渗透率为吸附二氧化碳后渗透率的1.14～1.51倍,大部分在1.30倍左右. 展开更多

关键词 煤层气 二氧化碳 吸附膨胀 有效应力 渗透率 沁水盆地

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注CO_2提高煤层气采收率技术研究现状 被引量：7

6

作者 王晓锋 朱卫平 《资源与产业》 北大核心 2010年第6期125-129,共5页

中国埋深2 000 m以浅的煤层气资源潜力巨大。研究表明,向煤层中注入CO2提高煤层气采收率技术具有巨大潜力,能够实现中国2 000 m以浅煤层气产量增产3.751×1012m3。本文从多元气体的竞争吸附、煤吸附CO2之后的体积膨胀及其对渗透率... 中国埋深2 000 m以浅的煤层气资源潜力巨大。研究表明,向煤层中注入CO2提高煤层气采收率技术具有巨大潜力,能够实现中国2 000 m以浅煤层气产量增产3.751×1012m3。本文从多元气体的竞争吸附、煤吸附CO2之后的体积膨胀及其对渗透率和力学性质的影响以及世界各地的现场试验3个方面介绍这一技术在世界范围内的发展历程和研究进展。列举了几个国家利用这一技术的现场试验情况,试验结果较为相似。最后指出了在室内研究和现场测试中需要考虑的一些问题,诸如多元气体竞争吸附与煤分子结构的关系研究、吸附膨胀量和气体注入量、注入压力和煤阶之间的关系研究、注CO2引起的吸附膨胀对后期煤矿采煤作业的影响和安全威胁。 展开更多

关键词 CO2-ECBM 竞争吸附 吸附膨胀 现场测试 渗透率

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超临界二氧化碳短时作用煤体裂隙演化CT/XRD实验研究

7

作者 刘勇 李海超 +3 位作者 魏建平 邓玉洁 李翔 高梦雅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3829-3844,共16页

ECBM可以在提高煤层气开采效率的同时实现CO_(2)封存,推动“双碳”目标实现,在深部煤层气的开发中具有广泛的应用前景。煤层裂隙结构和分布规律决定了超临界二氧化碳(SC-CO_(2))的压裂效果,是提高煤层气开采效率的关键。长时作用下SC-CO... ECBM可以在提高煤层气开采效率的同时实现CO_(2)封存,推动“双碳”目标实现,在深部煤层气的开发中具有广泛的应用前景。煤层裂隙结构和分布规律决定了超临界二氧化碳(SC-CO_(2))的压裂效果,是提高煤层气开采效率的关键。长时作用下SC-CO_(2)与煤体接触产生的吸附膨胀和溶解萃取作用能够改变煤体裂隙形态,但压裂过程中SC-CO_(2)与煤体接触时间较短,短时作用下SC-CO_(2)的吸附膨胀及溶解萃取作用对煤体裂隙的影响尚未明确。因此开展了SC-CO_(2)短时作用下煤体的裂隙演化研究,通过CT扫描研究不同变质煤体裂隙随累计浸泡时间的变化规律;建立CT二维扫描图像的灰度分布函数并构建浸泡时间与裂隙演化规律的关系,定量表征煤体裂隙的变化。结合XRD实验研究浸泡时间对煤体物质成分变化的影响,明确SC-CO_(2)短时作用煤体裂隙演化规律的主要原因。结果表明:SC-CO_(2)短时作用下吸附膨胀作用会导致煤体裂隙收缩,溶解萃取作用使裂隙发生扩展;浸泡煤体过程中吸附膨胀和溶解萃取作用同时发生且强度随时间发生变化,在不同时间段内分别交替占据对煤体裂隙的主导作用;不同变质煤会影响吸附膨胀和溶解萃取作用的强度和主导时间。褐煤浸泡30 min时吸附膨胀占据主导作用,浸泡90~240 min溶解萃取作用增强并占据主导。烟煤浸泡30~90 min时吸附膨胀作用较强,浸泡90~240 min时溶解萃取占据主导。无烟煤浸泡30~150 min时吸附膨胀作用占据主导,浸泡150~240 min时溶解萃取占据主导。 展开更多

关键词 超临界二氧化碳 短时浸泡 裂隙发展 吸附膨胀 溶解萃取

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基于弹−塑性变形的含瓦斯煤体渗透率动态演化模型

8

作者 龙航 林海飞 +3 位作者 马东民 李树刚 季鹏飞 白杨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3859-3871,共13页

煤体渗透率演化特征的研究对于合理布置煤层瓦斯抽采参数、提高瓦斯抽采产量具有十分重要意义。为研究不同煤体应力及瓦斯压力对渗透率的影响,开展了瓦斯吸附扩散与受载煤体变形实验,建立了受载煤体分段渗透率动态演化模型,结合实验测... 煤体渗透率演化特征的研究对于合理布置煤层瓦斯抽采参数、提高瓦斯抽采产量具有十分重要意义。为研究不同煤体应力及瓦斯压力对渗透率的影响,开展了瓦斯吸附扩散与受载煤体变形实验,建立了受载煤体分段渗透率动态演化模型,结合实验测试结果对所建立模型的合理性进行验证。研究结果表明:瓦斯吸附量及煤体变形量均随气体压力增大呈Langmuir型变化规律,煤体瓦斯动扩散系数随时间变化呈指数衰减趋势;随着瓦斯压力降低,受载煤体膨胀变形量逐渐减小,渗透率逐渐增大,受载煤体渗透率及膨胀变形量均随煤体应力增大而逐渐降低,应力加载煤体渗透率整体呈现“V”形变化规律,应力峰值处煤体渗透率最小;所建立的煤体渗透率模型中,考虑了瓦斯吸附引起的基质与裂隙变形耦合作用、基质瓦斯动态扩散作用及基质与裂隙物质交换作用;利用实验结果对所建立煤体分段渗透率模型的合理性进行验证,基于弹性变形的煤体渗透率模型能够很好反映出煤体弹性变形阶段的渗透率演化特征,实验范围内,煤体渗透率实验测试与数值模拟结果绝对误差为−0.135×10^(−15)~0.296×10^(−15)m^(2),由于渗流引起的煤体体积应变绝对误差为−0.327×10^(−5)~2.026×10^(−5);考虑塑性变形的煤体渗透率模型也可以反映出煤体应力峰后渗透率变化规律,实验测试结果与数值计算结果的绝对误差为−0.435×10^(−15)~0.997×10^(−15)m^(2)。 展开更多

关键词 受载煤体 渗透率模型 吸附膨胀 瓦斯动态扩散 弹−塑性变形

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三轴围压下煤岩吸附膨胀特性与渗透性动态变化 被引量：6

9

作者 张松航 唐书恒 +1 位作者 万毅 舒广强 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期539-543,共5页

煤层气排采过程中煤储层孔隙度和渗透率的动态变化,是煤层气开发地质研究的热点之一。本文利用晋城无烟煤样,分析了三轴应力条件下煤岩的应力-应变效应,讨论了煤样渗透率的动态变化规律。结果表明,围限压力条件下,煤岩吸附甲烷后其抗压... 煤层气排采过程中煤储层孔隙度和渗透率的动态变化,是煤层气开发地质研究的热点之一。本文利用晋城无烟煤样,分析了三轴应力条件下煤岩的应力-应变效应,讨论了煤样渗透率的动态变化规律。结果表明,围限压力条件下,煤岩吸附甲烷后其抗压强度明显增大;煤样最大径向吸附应变与孔隙压力的关系,可用朗格缪尔方程形式予以描述;煤岩渗透性与有效应力、煤岩吸附膨胀量均呈负指数关系,说明两者对煤岩渗透性影响的实质相同,即煤岩孔隙、裂隙受到应力作用逐渐减小或闭合。同时,在较低孔隙压力条件下,需考虑克林伯格效应对煤层渗透性的影响。经检验,S-D模型能够较为客观地预测煤岩渗透性动态变化规律。 展开更多

关键词 煤层气 有效应力 吸附膨胀 渗透率 沁水盆地

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考虑温度作用下煤岩渗透特性及吸附膨胀的试验研究 被引量：6

10

作者 李波波 杨康 +2 位作者 许江 张敏 李希建 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1761-1768,共8页

利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟采深增加导致的渗透特性变化,开展不同温度下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑温度作用的吸附膨胀模型,探讨温度和孔隙压力综合作用对煤岩吸附膨胀效应的影响。结果... 利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟采深增加导致的渗透特性变化,开展不同温度下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑温度作用的吸附膨胀模型,探讨温度和孔隙压力综合作用对煤岩吸附膨胀效应的影响。结果表明:随孔隙压力升高,轴向应变在较低温度下(30,40℃)逐渐下降,在较高温度下(50,60℃)逐渐上升,在各个温度下径向应变、体积应变逐渐降低;随孔隙压力升高,煤岩渗透率先减小后略有增高,不同温度下通入氦气与甲烷气体的煤岩渗透率变化趋势相同且前者渗透率大于后者;随温度升高滑脱效应导致的渗透率变化量(Δkb)逐渐增大,煤岩吸附膨胀导致的渗透率变化量(Δks)随孔隙压力升高先急剧下降后趋于平缓,且随温度升高变化量逐渐增大;在相同孔隙压力下,考虑温度作用吸附膨胀引起的渗透率变化量均高于不考虑温度作用的变化量,且前者总减小量要大于不考虑温度时总减小量。 展开更多

关键词 孔隙压力 温度 渗透率 吸附膨胀 滑脱效应 变形

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煤体变形对气体等温吸附量计算影响及模型优化 被引量：1

11

作者 张遵国 唐朝 +3 位作者 陈毅 张春华 张宏虎 袁新立 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期513-526,共14页

为研究煤体变形对CO_(2)吸附量计算的影响,开展了原煤在He和CO_(2)气氛下的等温吸附/解吸试验,同步测试了煤样应变,分析了煤样在2种气氛下的吸附/解吸及变形特征,探讨了He升压和降压过程样品罐自由空间体积与气体压力的关系,建立了绝对... 为研究煤体变形对CO_(2)吸附量计算的影响,开展了原煤在He和CO_(2)气氛下的等温吸附/解吸试验,同步测试了煤样应变,分析了煤样在2种气氛下的吸附/解吸及变形特征,探讨了He升压和降压过程样品罐自由空间体积与气体压力的关系,建立了绝对吸附量的精确计算模型.结果表明:在He气氛下煤样产生压缩变形,应变与平衡压力关系曲线可以划分为Ⅰ~Ⅱ2种类型,Ⅰ类曲线升压过程和降压过程均具有2个变形阶段;Ⅱ类曲线升压过程和降压过程均仅具有1个变形阶段.在CO_(2)气氛下,煤样吸附气体产生膨胀变形,1/3焦煤和贫煤最大体应变分别为1.72%和1.63%;等温解吸过程,煤样解吸应变存在超前和滞后2种现象,且完全解吸后存在富余变形.随气体压力增大,1/3焦煤样品罐自由空间体积先减小后增大至趋于稳定,表现出明显的“减”—“增”2个阶段;贫煤样品罐自由空间体积始终随气体压力的增大而增大;随气体压力降低,1/3焦煤和贫煤样品罐自由空间体积均表现为缓慢增大和快速增大2个阶段.提出了能有效消除He气氛下煤样受气体压缩变形导致吸附量计算误差的方法.综合考虑煤吸附/解吸过程气体压力作用引起的压缩变形、吸附膨胀变形及吸附相体积对吸附量计算的影响,建立了绝对吸附量计算模型,可以准确计算煤样等温吸附/解吸过程中的绝对吸附量. 展开更多

关键词 压缩变形 自由空间体积 吸附膨胀 绝对吸附量 计算模型

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煤基质自调节效应实验 被引量：5

12

作者 陈金刚 陈义 刘大全 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期133-136,共4页

煤储层渗透率是决定煤层气开采成败的关键参数之一。以煤基质为研究对象,根据应力来源的不同,提出了煤基质内外应力的概念。分析认为:煤储层渗透率随煤层气开采而动态变化正是煤基质内外应力综合作用的结果。随着煤层气的采动,有效应力... 煤储层渗透率是决定煤层气开采成败的关键参数之一。以煤基质为研究对象,根据应力来源的不同,提出了煤基质内外应力的概念。分析认为:煤储层渗透率随煤层气开采而动态变化正是煤基质内外应力综合作用的结果。随着煤层气的采动,有效应力(煤基质外力)增大,裂隙宽度减小,煤储层渗透率降低;而流体压力降低,煤层气解吸,煤基质发生收缩,产生煤基质内力,裂隙宽度增大,煤储层渗透率增高。为了探讨煤基质内外应力与煤基质变形特性的关系,开展了三轴力学实验和吸附膨胀实验,根据实验结果的分析和总结,提出了煤基质自调节效应的新观点,构建了煤基质内外应力耦合作用下的自调节模式。研究成果为煤层气的有效开采提供了理论基础。 展开更多

关键词 煤基质 自调节效应 煤储层 渗透率 有效应力 三轴力学实验 吸附膨胀 煤层气

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含瓦斯煤体力学特性实验研究 被引量：5

13

作者 何俊江 李海波 +4 位作者 胡少斌 贾瑞 康正毅 刘奇 王恩元 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第1期24-27,共4页

应用了胡少斌博士建立的含瓦斯煤体力学特性测试系统,进行了含瓦斯煤全应力-应变实验和含瓦斯煤吸附膨胀实验。实验结果表明,在有效围压一定的条件下,含瓦斯煤体的力学特性的影响与其瓦斯压力有关,瓦斯压力越大,煤体的弹性模量越低,抗... 应用了胡少斌博士建立的含瓦斯煤体力学特性测试系统,进行了含瓦斯煤全应力-应变实验和含瓦斯煤吸附膨胀实验。实验结果表明,在有效围压一定的条件下,含瓦斯煤体的力学特性的影响与其瓦斯压力有关,瓦斯压力越大,煤体的弹性模量越低,抗压强度越低,抵抗变形的能力越弱;煤体中冲入吸附性越强的气体,对煤体力学特性影响越大,煤体抵抗变形的能力越弱;在固定轴向载荷和有效围压的条件下,煤体内瓦斯压力越大,煤体膨胀变形的速率越快,并且达到最终破坏的形变量也越小;吸附瓦斯和游离瓦斯的存在加速了裂纹劈裂破坏,使煤体更容易发生剪切滑移破坏。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 受载破坏 力学特性 吸附膨胀 剪切变形

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注入CO_2提高煤层气井产能技术的作用机理 被引量：4

14

作者 王晓锋 吕玉民 +1 位作者 吴敏杰 吕建伟 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2010年第6期706-710,共5页

向煤层中注入CO2可以提高煤层气采收率(CO2-ECBM)。这一技术目前已在国内外得到验证。中文介绍了该技术的作用机理在于CO2与CH4在煤体内的竞争吸附过程中处于优势,能够将吸附态的CH4置换为游离态。从煤级、煤的有机显微组分、煤储层渗... 向煤层中注入CO2可以提高煤层气采收率(CO2-ECBM)。这一技术目前已在国内外得到验证。中文介绍了该技术的作用机理在于CO2与CH4在煤体内的竞争吸附过程中处于优势,能够将吸附态的CH4置换为游离态。从煤级、煤的有机显微组分、煤储层渗透率、煤基质的吸附膨胀和煤层含水性5各方面介绍了这一技术的影响因素。指出了未来需要关注的方向。 展开更多

关键词 CO2-ECBM 煤级 渗透率 竞争吸附 有机显微组分 吸附膨胀

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考虑损伤的含瓦斯煤有效应力方程 被引量：4

15

作者 刘星光 高峰 +2 位作者 张志镇 邢燕 李玺茹 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期38-41,共4页

煤层开采和瓦斯抽放引起的煤体损伤演化不仅使煤体力学性质发生改变,而且还影响煤与瓦斯的相互作用。本文基于损伤力学与多孔介质理论,并考虑煤体吸附瓦斯膨胀变形效应,建立了压缩条件下含瓦斯煤体的有效应力方程,得到了与含瓦斯煤体损... 煤层开采和瓦斯抽放引起的煤体损伤演化不仅使煤体力学性质发生改变,而且还影响煤与瓦斯的相互作用。本文基于损伤力学与多孔介质理论,并考虑煤体吸附瓦斯膨胀变形效应,建立了压缩条件下含瓦斯煤体的有效应力方程,得到了与含瓦斯煤体损伤演化相关的孔隙压有效应力系数和吸附有效应力。利用含瓦斯煤体有效应力方程和线弹性本构模型,计算分析了不同应力条件下含瓦斯煤体的变形与有效应力系数演化特征。结果表明,计算值与试验结果一致性较好,可以有效描述含瓦斯煤体的损伤力学行为。 展开更多

关键词 损伤演化 含瓦斯煤体 吸附膨胀 有效应力

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含瓦斯煤的渗透率演化模型及其影响因素研究 被引量：4

16

作者 高涵 龚选平 +2 位作者 臧杰 曹文超 成小雨 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第6期47-52,共6页

为了研究瓦斯抽采过程中煤体渗透率的变化规律,推导建立了考虑吸附膨胀应力的含瓦斯煤的孔隙率模型和含瓦斯煤的渗透率演化模型,通过三轴应力条件下的含瓦斯煤渗透率实验对该模型进行了验证,两者吻合度较高。基于该模型研究了在孔隙压... 为了研究瓦斯抽采过程中煤体渗透率的变化规律,推导建立了考虑吸附膨胀应力的含瓦斯煤的孔隙率模型和含瓦斯煤的渗透率演化模型,通过三轴应力条件下的含瓦斯煤渗透率实验对该模型进行了验证,两者吻合度较高。基于该模型研究了在孔隙压力卸载状态下煤的弹性模量、初始孔隙率、吸附性常数、吸附膨胀应力系数等对渗透率的影响规律。结果表明:在气体卸压过程中,煤的弹性模量越小,其渗透率的变化率波动就相对越大;煤的初始孔隙率越小,其孔隙率的变化率越大,进而渗透率的变化率也就越大;煤的吸附膨胀应力系数对渗透率的影响作用与Langmuir吸附常数类似,其值越大则气体解吸所引起的渗透率增大就越强,渗透率下降就越缓慢。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 渗透率 有效应力 吸附膨胀 演化模型

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不同温度下型煤吸附解吸变形规律的研究 被引量：3

17

作者 栗婧 汪振 +2 位作者 戚瑞康 李腾辉 李宝昌 《煤炭技术》 CAS 2020年第1期83-88,共6页

采用自主研制的高压瓦斯煤岩吸附-解吸测试系统,进行了型煤在不同温度条件下的吸附-解吸变形全过程试验,对型煤吸附与解吸瓦斯产生变形进行了研究。研究结果表明,型煤在不同温度条件下随时间的变形曲线具有相同的变化规律,即先后经历快... 采用自主研制的高压瓦斯煤岩吸附-解吸测试系统,进行了型煤在不同温度条件下的吸附-解吸变形全过程试验,对型煤吸附与解吸瓦斯产生变形进行了研究。研究结果表明,型煤在不同温度条件下随时间的变形曲线具有相同的变化规律,即先后经历快速膨胀变形、缓慢膨胀至平衡变形、卸压瞬时膨胀变形、快速收缩变形、缓慢收缩至平衡变形5个阶段;型煤的吸附膨胀和解吸收缩曲线均具有朗格缪尔方程和幂函数方程特征;型煤在吸附过程中的膨胀变形具有各向异性,在解吸过程的收缩变形具有各向同性,解吸平衡的残余体应变与温度呈负相关。 展开更多

关键词 吸附膨胀 解吸收缩 残余体应变 温度

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瓦斯压力对煤体吸附-解吸变形特征影响试验研究 被引量：1

18

作者 郭平 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第9期13-16,共4页

以松藻煤电公司渝阳煤矿8#突出煤层原煤试样为研究对象,开展了不同瓦斯压力条件下的煤体吸附-解吸变形试验。研究结果表明:含瓦斯煤体吸附-解吸变形动态曲线可划分为抽真空压缩变形阶段I、吸附膨胀变形阶段II、解吸收缩变形阶段III等3... 以松藻煤电公司渝阳煤矿8#突出煤层原煤试样为研究对象,开展了不同瓦斯压力条件下的煤体吸附-解吸变形试验。研究结果表明:含瓦斯煤体吸附-解吸变形动态曲线可划分为抽真空压缩变形阶段I、吸附膨胀变形阶段II、解吸收缩变形阶段III等3个阶段;煤体的吸附-解吸变形具有明显的各向异性特征,但横纵向变形量比值随时间和压力变化不明显,趋于定值;含瓦斯煤体体积变形随吸附/解吸压力的增大呈线性增加,吸附/解吸时间越长,线性斜率越大;含瓦斯煤体吸附-解吸变形不可逆,残余变形量随气体压力增加而增大,且纵向变形对煤体残余体积变形贡献相对较大。 展开更多

关键词 含瓦斯煤体 吸附膨胀 解吸收缩 残余变形 气体压力

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煤体的吸附膨胀变形特性研究

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作者 李会云 《煤》 2020年第10期12-14,共3页

煤体的吸附膨胀变形特性研究对于煤层瓦斯抽采、抽采钻孔的布置具有重要意义。文章采用吸附膨胀测试系统对垂直于层理方向的煤样变形特性进行了研究。结果表明:当对煤体进行抽真空实验时,煤体会发生收缩变形,煤体的体应变随着时间的增... 煤体的吸附膨胀变形特性研究对于煤层瓦斯抽采、抽采钻孔的布置具有重要意义。文章采用吸附膨胀测试系统对垂直于层理方向的煤样变形特性进行了研究。结果表明:当对煤体进行抽真空实验时,煤体会发生收缩变形,煤体的体应变随着时间的增加而逐渐增加,煤样的体应变与时间满足Langmuir的函数关系;当煤体进行吸附瓦斯时,煤体会发生膨胀变形,煤体的体应变随着时间的增加而逐渐增加,煤体的体应变与时间满足幂函数的函数关系;随着吸附平衡压力的增加,煤体吸附的瓦斯量逐渐增多,煤体的体应变逐渐增加,实验结果为煤层瓦斯抽采提供理论依据。 展开更多

关键词 吸附膨胀 Langmuir函数 幂函数 体应变

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含吸附煤层气煤的有效应力分析 被引量：107

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作者 吴世跃 赵文 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1674-1678,共5页

煤层中的气体(煤层气)主要呈吸附状态,固体煤和吸附气体之间的相互作用关系是目前人们关心的问题,它与煤矿瓦斯防治和煤层气开采有关。根据表面物理化学和弹性力学原理,推导了煤吸附膨胀变形、吸附膨胀应力及有效应力计算公式,理论计算... 煤层中的气体(煤层气)主要呈吸附状态,固体煤和吸附气体之间的相互作用关系是目前人们关心的问题,它与煤矿瓦斯防治和煤层气开采有关。根据表面物理化学和弹性力学原理,推导了煤吸附膨胀变形、吸附膨胀应力及有效应力计算公式,理论计算结果和试验结果基本一致。分析表明,裂隙中自由气体的压力对煤层中的应力状态影响很小,在煤层内部吸附膨胀应力和吸附膨胀变形规律服从虎克定律。 展开更多

关键词 采矿工程 含吸附煤层气煤 煤的孔隙结构 表面张力 吸附膨胀应力 孔隙气体压力 有效应力

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