低阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附性能影响

摘要：

低阶煤甲烷吸附特性研究对瓦斯含量预测、瓦斯抽采及危害防治有着重要意义,为此,选取陕西 6个典型矿井低阶煤样,进行低温氮吸附、低压二氧化碳吸附及甲烷等温吸附实验,获得低阶煤吸附孔结构特征.利用微孔填充及单分子层吸附理论定量表征甲烷吸附特征参数与吸附孔结构参数之间的关系,明确吸附孔中甲烷吸附机理.结果表明:吸附孔的比表面积主要由微孔提供,甲烷吸附能力主要受吸附孔孔容大小控制,微孔孔容对吸附孔总孔容的贡献率在 74.71%～88.97%.甲烷极限吸附量与吸附孔平均孔径呈线性负相关,与吸附孔孔容、比表面积呈线性正相关,Langmuir压力常数随吸附孔平均孔径、孔容和比表面积的增加仅在小范围内波动,无明显线性相关.6个低阶煤样的分形特征明显,综合分形维数为 2.573～2.720,平均值为 2.647,说明低阶煤吸附孔非均质性强,甲烷极限吸附量随分形维数增加先增加后减小,整体呈上升趋势.基于微孔填充和单分子层吸附理论可以定量表征低阶煤吸附孔结构与甲烷吸附能力之间的关系,甲烷极限吸附量计算值与实验测试值相对误差较小,长焰煤相对误差为 4.47%～6.65%,不黏煤为 13.77%～16.02%.研究成果可为后续量化甲烷吸附特性与吸附孔结构之间的关系并精准预测煤层瓦斯含量提供理论指导.

关键词：吸附孔、吸附特征参数、等温吸附、极限吸附量、分形维数

所属期刊栏目：51

分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;陕西省自然科学基础研究计划项目

在线出版日期：2023-04-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：127-136