基于吸附层厚度理论的软硬煤吸附机理解析

摘要：

针对同一变质程度软/硬煤的比表面积和总孔容积相差数倍,但其对甲烷吸附量却相当这一现象,根据热力学原理及煤对甲烷吸附机理,建立了煤的孔径对甲烷吸附层厚度的方程,数值分析了吸附压力和孔径对吸附层厚度(吸附层数)的影响,同时采用软/硬煤的孔径分布拟合函数,数值计算了软/硬煤的瓦斯等温吸附曲线,并与实测结果进行了对比分析.研究结果表明:基于吸附层厚度理论,在同一吸附平衡压力下,甲烷吸附层厚度随着孔径增大呈负指数变化,即煤体对甲烷的吸附是不同分子层的集合.采用煤体中孔径与其孔体积的分段函数和煤对甲烷的吸附层厚度理论,计算得到的瓦斯吸附等温线无论是变化趋势还是定量上均与实测结果一致,误差小于6.5％.因而,吸附层厚度理论很好地揭示了软/硬煤对甲烷吸附特征.由此,只要测得煤的孔径分布特征,即可采用吸附层厚度理论对其吸附量进行计算,为预测煤层瓦斯含量提供新方法.

关键词：孔径分布、吸附层厚度理论、吸附层数、吸附等温线

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分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51274090;河南省科技攻关计划资助项目142102310268;中国博士后科学基金资助项目2013M531673

在线出版日期：2016-07-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：653-661