低频振动对非饱和煤样瓦斯吸附特性的影响及动态平衡

本文主要探讨了"低频机械振动对煤样吸附特性研究"这一主题，发表在2012年的《中国矿业大学学报》第41卷第6期。作者李树刚、赵勇和张天军通过他们自主研发的瓦斯吸附/解吸激振及测试系统，深入研究了不同振动频率对煤样吸附性能的影响。实验结果显示，对于未吸附饱和的煤样，10 Hz的振动频率会促进瓦斯的吸附，而20 Hz和30 Hz的振动则倾向于抑制吸附过程。对于接近吸附饱和状态的煤样，其吸附特性对振动的影响显著减小。 进一步的研究揭示了振动频率与气体扩散之间的关系。即使在相同的气压下，随着振动频率从30 Hz逐渐降低到10 Hz，瓦斯在煤样孔隙中的吸附量并不明显变化，但扩散相关的参数B以及瓦斯扩散系数却呈现出递增趋势。这表明，吸附过程中的扩散特性可以借助于定义扩散度来量化描述。当煤样趋于吸附饱和时，它在振动状态下达到了动态吸附平衡，即即使存在振动，系统也能维持相对稳定的吸附状态。 在煤炭采掘的实际操作中，振动频率的高低直接影响到煤体内部压力的变化。振频越高，受到振动影响而可能导致内压突然升高的煤体部分更有可能发生瞬时突出。相反，振频越低，煤体的突出反应可能会延迟，这意味着较低的振动频率可能会增加安全性方面的考虑。 本文的科研成果对于理解煤样在低频机械振动条件下的吸附行为具有重要意义，有助于改进煤炭开采过程中的安全控制策略和技术优化。同时，这项研究也为其他领域的气体吸附研究提供了关于振动效应的宝贵参考。