热蒸汽注热作用下的煤体热响应特性及其增透效果的研究

发布时间：2024-03-11 00:54

　　瓦斯是煤矿领域内威胁企业安全生产的重大灾害源之一,同时也是一种对环境有害的温室气体,但若能够合理利用便是一种高效的清洁资源。我国的大部分煤层普遍具有微孔隙、低渗透率、高吸附性的特点,因此探讨如何改善煤体孔、裂隙结构、进行煤层增透对提高瓦斯抽采具有十分重要的意义。本文以热蒸汽注热增透强化煤层瓦斯抽采技术为工程背景,采用实验室小尺度试样实验、分子模拟和理论分析相结合的方法,分析研究了热蒸汽注热作用下的煤体热响应特性,研究了煤体热蒸汽注热作用下的煤体瓦斯解吸特征,探究了热蒸汽作用后的煤体孔、裂隙演化规律,并对该技术的工程应用进行了展望。研究取的成果如下:设计并搭建了热蒸汽注热作用下的煤体热响应实验平台,研究了热蒸汽注热作用下的煤体热响应特性。研究发现在热蒸汽作用时,煤体的热响应特性表现出阶段性、相似性、波动性、不均匀性、滞后性和衰减性;不同变质程度的煤样相比,无烟煤具有更好的导热性,热响应效果更好。探究了温度对煤体瓦斯吸附能力的影响,发现温度升高能明显降低煤体瓦斯吸附量;从微观角度研究了水分子对甲烷分子吸附解吸行为的影响,发现当水分子与甲烷分子共存时,水分子比甲烷分子更易吸附在高阶煤表面;当...

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【部分图文】：

图1-1我国主要聚煤盆地及其煤层气资源分布

3[25]，我国的主要聚煤盆地及其煤层气资源分布如图1-1所示，巨大的煤层气资源具有十分可观的潜在经济价值。以瓦斯发电技术为例，当前世界上瓦斯发电有高浓度瓦斯发电（瓦斯浓度大于30%）和低浓度瓦斯发电（瓦斯浓度小于30%）两种形式[26]。由于低浓度瓦斯利用相对困难，我国规定瓦斯....

图1-2研究思路示意图

存和流动的影响；最后，为证明该研究课题的实际意义，提出合理的热蒸汽注热增透强化煤层瓦斯抽采技术的工程应用设想，并分析了该技术运用时需要控制的关键因素。本文的总体研究思路如图1-2所示。图1-2研究思路示意图Figure1-2Schematicofresearchpr....

图2-1实验试样实物图和示意图

3的立方体标准试样，原煤从矿区取样后迅速加工成试样，并在恒温恒湿箱中养护保存，每个试样钻5个测孔，如图2-1所示。图2-1实验试样实物图和示意图Figure2-1Pictureofcoalsampleandschematicdiagramofthetes....

图2-2热蒸汽注热作用下的煤体热响应实验平台示意图

部分：热蒸汽发生控制系统、煤体夹持加热保温系统和测温数据采集系统。实验前在煤样内部打孔，并在测孔内布置探针式热电偶，连接热电偶和采集设备进行数据采集，如图2-2、图2-3所示。图2-2热蒸汽注热作用下的煤体热响应实验平台示意图Figure2-2Schematicdiag....

本文编号：3925575