高强电场激励下煤体吸附模型及机理探讨

基于电场强化下煤体响应表现出的电动效应、热效应和激发极化效应,设计高强电场下煤体吸附试验系统,研究电场实时加载下煤体对不同吸附质的吸附特征,并在经典Langmuir、D-R吸附模型基础上构建适用于高强电场下的煤体吸附模型。结果表明:实时加载高强电场下,随着施加电场强度增大,煤体吸附能力呈线性减小趋势,受电场影响CO_(2)吸附能力变化率更大,与未加电场相比,电场强度为30,60,90 kV/m时煤体吸附瓦斯的能力分别下降了10.9%,15.7%,18.9%,吸附CO_(2)的能力分别下降了8.5%,12.1%,22.9%;基于Langmuir吸附模型和D-R吸附方程,以煤体吸附试验数据为依据,在吸附模型基础上引入含有电场强度的修正项系数(1-C·E),分析构建含有电性参数的吸附模型,新模型试验拟合度均在0.99以上,能够预测并表征高强电场下煤体吸附特征,其影响机理主要归结为:煤体孔隙结构改变,经高强电场强化后煤样微孔向小孔及中大孔过渡,增强了煤体的扩散性能;影响了煤体吸附瓦斯表面自由能,且吉布斯自由能随着场强增大而减小,揭示了电场抑制煤体对瓦斯的吸附;煤体发生激发极化,电场通过改变煤体电性参数介电常数与电阻率进而影响瓦斯的吸附解吸能力。