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富重烃煤层瓦斯解吸特性及瓦斯含量测值评价

富重烃煤层瓦斯解吸特性及瓦斯含量测值评价

作     者:王启宇 

作者单位:河南理工大学 

学位级别:硕士

导师姓名:杨宏民

授予年度:2014年

学科分类:0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题:瓦斯含量 瓦斯组分 重烃 解吸特性 浓度变化 吸附模型 

摘      要:煤层瓦斯含量是最重要的煤层瓦斯基础参数之一,是计算煤层瓦斯储量、预测矿井瓦斯涌出量及评价煤层突出危险性的重要参数。瓦斯含量测定法中最常用的就是井下直接测定法,而影响此方法测定准确性的因素有水分、温度、压力、煤的变质程度和粒径等,却很少有研究不同瓦斯组分对瓦斯解吸特性的影响。在煤层气中CH4的含量占大多数,并且含有一些N2、CO2以及C2H6、C3H 8等长链重烃组分,在实验室测定煤层瓦斯含量时,常常只测试CH4、N2、CO2这三种成份。对于大多数煤层来说,这三种成份的浓度相加等于或者接近100%,从而可以忽略重烃组分的存在。但是在一些特殊的矿区,煤层瓦斯组分中含有较高的重烃组分,通常高达5%5%,这时重烃作为煤层气中的重要组成部分就不可以忽视了。瓦斯组分的不同对瓦斯解吸规律的影响也不一样,尤其是与CH4有着相似性质的C2H6、C3H8等重烃气体对煤层瓦斯解吸规律存在影响,并且由于重烃的存在也影响现行的瓦斯含量测定方法及测值。通过对九里山煤矿和牛马司煤矿煤层瓦斯含量进行测定,分析了瓦斯中各组分浓度,确定了重烃组分的存在。首先进行了煤对CH4和C2H6单组分气体的解吸特性实验,分析比较了不同吸附平衡压力、不同煤样和不同气体的解吸规律,得出随着吸附平衡压力的升高,两种煤对CH4和C2H6单组分气体的解吸量逐渐增大,解吸速度也逐渐增大;在相同吸附平衡压力条件下,九里山煤矿无烟煤对CH4的解吸量和解吸速度大于牛马司煤矿焦煤,C2H6的规律也一样。其次进行了煤对CH4-C2H6混合气体的解吸特性实验,得出吸附平衡压力和浓度配比同时影响混合气体的解吸特性;解吸放出的混合气体浓度变化规律,符合近煤表面为重烃成分,外层为轻烃成分的吸附模型。瓦斯组分影响瓦斯解吸特性,则重烃混合气体将影响解吸规律,基于煤对重烃混合气体的等温解吸特性,研究含重烃煤层瓦斯含量的合理确定,为瓦斯含量测定的准确性提供依据。

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