缓速酸对无烟煤中瓦斯放散初速度的影响研究

缓速酸对降低煤岩反应速率、提高煤层气采收率意义重大。以贵州某矿的无烟煤为研究对象,开展静态溶蚀、瓦斯放散初速度、低温CO_(2)吸附及红外光谱试验,分别从物理、化学角度分析试验煤样的孔隙结构和含氧官能团数量对煤中瓦斯放散初速度的影响机制。研究结果表明:乙酸质量浓度为5%时,酸化缓速效果最佳,缓速率为41.03%;与原煤样相比,氢氟酸酸化煤的瓦斯放散初速度增大,一方面氢氟酸改善了试验煤样的孔隙连通性,增加了过渡孔和大孔数量,减小了煤样的比表面积,另一方面,氢氟酸处理后试验煤样的含氧官能团数量增加,抑制了煤对瓦斯的吸附;对比原煤样,缓速酸酸化煤的瓦斯放散初速度减小,这是因为缓速酸作用增加了试验煤样的微孔数量,增大了煤样的比表面积,减小了煤样的含氧官能团数量,使其表面结构更加复杂,促进了煤对瓦斯的吸附。研究成果为贵州某矿区煤层气酸化增产技术奠定了理论基础。

温度-粒径耦合作用下煤粒瓦斯动扩散系数影响研究

为探究温度-粒径耦合作用对煤粒瓦斯解吸扩散的影响,开展了不同温度和粒径下的瓦斯解吸试验,并构建了温度-粒径耦合动扩散模型,据此分析了两者耦合作用对瓦斯解吸扩散的影响。研究结果表明:(1)瓦斯解吸量随粒径减小而增大,且煤粒径越小,瓦斯解吸扩散初期越显著;(2)温度越高,瓦斯解吸量越多,每升高10℃,瓦斯解吸量有10%~17%的增幅,并随煤粒增大,增幅越大;(3)动扩散模型分析得出初始扩散系数(D_(0))和衰减系数(β)随温度升高均变大,而随粒径从0.250 mm增大到0.875 mm,D_(0)升高了2.8倍,β降低了37%;(4)瓦斯解吸扩散过程受温度和煤粒径的影响,温度主要影响分子活性和孔隙状态,而粒径主要影响气体含量和孔隙分布,且粒径变化对这一过程的影响更大。研究结果丰富了瓦斯解吸扩散理论,并为瓦斯灾害有效防治提供了理论参考。