煤系页岩瓦斯解吸试验研究：NMR技术应用

"该研究基于核磁共振(NMR)技术，深入探讨了煤系页岩瓦斯的解吸特性，特别是在高瓦斯矿井环境下的应用。通过在低场核磁共振仪上进行实验，研究人员分析了瓦斯的压力变化如何影响吸附态和游离态瓦斯的动态，并揭示了孔隙结构在解吸过程中的收缩行为。实验结果指出，NMR技术可以有效地划分吸附态和游离态瓦斯，并且这两种状态的瓦斯量与压力的关系遵循特定的数学模型。此外，煤系页岩的孔隙结构在瓦斯压力降低时会发生显著收缩，对微孔和中-大孔的影响程度不同。这项工作为煤田的瓦斯安全开采提供了重要的理论依据和技术支持。" 在煤系页岩瓦斯的开采过程中，理解其微观解吸机制是关键的一环，这涉及到气体如何从岩石内部的孔隙中释放出来，以及这一过程如何影响开采效率和安全性。本研究采用了核磁共振(NMR)技术，这是一种非破坏性的检测方法，能够详细地揭示孔隙结构和气体状态。研究人员选取了阜新清河门矿的煤系页岩作为研究对象，模拟了瓦斯解吸的过程，即先吸附后减压。 在NMR分析中，T2谱幅值积分被用来量化瓦斯解吸的总量，而T2横向弛豫时间的均值减少则用于度量孔隙结构的收缩程度。通过设定横向弛豫时间的截止阈值，研究人员可以区分吸附态和游离态瓦斯，前者与瓦斯压力的关系符合朗格缪尔等温吸附方程，后者则呈现线性关系。这种区分对于理解瓦斯解吸动力学至关重要。 随着瓦斯压力的降低，煤系页岩的孔隙结构发生了显著的收缩。微孔隙的平均半径收缩到原来的0.39倍，而中-大孔隙的平均半径收缩到0.25倍。这些发现表明，解吸过程不仅影响瓦斯的状态转换，还直接影响了页岩的孔隙结构，这对评价煤层气和页岩气的开采潜力以及预测开采过程中的气体流动行为有重大意义。 基于NMR技术的煤系页岩瓦斯解吸特性试验研究，为提高瓦斯开采效率，防止瓦斯事故，以及优化煤矿安全开采策略提供了科学依据。未来的研究可以进一步探讨如何利用这些发现来优化开采工艺，同时减少对环境的影响。