文档介绍：湖南科技大学
2007级硕士学位论文预答辩
低温对煤吸附甲烷及煤体力学性能
影响的实验研究
答辩人:
专业:采矿工程
学号:0701102
指导老师:88 教授
湖南科技大学
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绪论
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实验设备改造
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煤样的工业分析
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4
甲烷低温吸附实验及结果分析
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结论与展望
冻结对煤体力学性能影响
第一章绪论
1 研究的理论意义和现实意义
2 吸附理论研究现状
3 本文研究的主要内容
湖南科技大学
控制煤与瓦斯突出,是复杂煤层开采遇到的难题。煤层瓦斯含量大小是决定矿井瓦斯涌出量的主要因素,也是确定煤与瓦斯突出危险性的重要指标之一。因此,深人研究瓦斯在煤体中的赋存状态,特别是瓦斯含量以及吸附瓦斯和游离瓦斯在煤层中的分布情况,对于掌握煤层中瓦斯潜能的大小及其可能的作用情况是十分重要的,它将有助于进一步揭示煤与瓦斯突出现象的本质。
研究的理论意义和现实意义
然而,时至今日,国内外学者对温度对煤吸附甲烷能力的影响所进行的研究工作,主要集中在常温(30℃)以上,而对于低温(≤0℃)对煤吸附CH4的影响还未见报道。因此,研究低温条件下煤对CH4吸附量与温度的关系,温度对煤的瓦斯吸附量影响程度及其计算方法,同时研究冻结对煤体力学性能的影响是十分有意义的。
研究的理论意义和现实意义
目前人们对煤吸附甲烷机理的研究主要是一些等温吸附理论,如Langmuir单分子层吸附理论、BET多分子层理论、Freundlich理论、Polomyi吸附势理论及微孔填充理论等,,如下图:
吸附理论研究现状
单分子层Langmuir吸附模型
Langmuir在1916年就首先提出了固体对气体的吸附理论,属于I型吸附等温线,它是目前广泛应用于煤层气(瓦斯)吸附的状态方程:
可以看出:压力p越大,吸附量Q就越大,越利于煤层气的吸附聚集。随着压力降低,甲烷解吸。
吸附理论
吸附理论研究现状
多分子层吸附理论-
Brunauer、Emmett和Teller 三人于1935年根据吸附与解吸平衡动力学导出吸附等温方程式,通称BET方程式:
该方程适用于无孔或含有中孔的固体,用于描述多分子层吸附。BET方程已被普遍作为测量吸附剂比表面积的主要工具,适用于描述Ⅱ型等温线。
微孔填充理论
对有些微孔介质(如煤、活性炭等),其孔径尺寸与被吸附分子的大小相当,吸附则可能发生在吸附剂的内部空间,即吸附质分子在微孔体积内的凝聚而不是表面分子层的吸附。为此Dubinin及其合作者早在40年代就提出了著名的微孔填充理论来描述这类吸附过程。后来Dubinin及其它学者又进一步发展和完善了微孔填充理论[13],提出了著名的D—A(Dubini—Astakhov)吸附等温方程式:
吸附理论研究现状
DR(DA)方程能够很好地描述Ⅰ型等温线。该模型本身并不提供描述吸附等温线的公式,往往需要采用图解法计算。
本文研究的主要内容
样品的采集及制备方法。
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WY-98A型吸附常数测定仪的改造,使之能够进行低温瓦斯吸附实验。
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3
对不同温度(-10℃~30℃)、不同压力下煤样吸附CH4的实验结果进行对比分析,考查煤在低温条件下的吸附特征。
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冻结煤体力学性能实验。
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结合低温条件下瓦斯吸附特征,为用注液冻结法抑制石门揭煤过程煤与瓦斯突出提供理论支持。
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