高阶煤孔隙特性对吸附CH4和CO2影响研究

"高阶煤孔隙特性及对吸附气体影响的研究" 本文主要探讨了高阶煤的孔隙特性及其对吸附CH4（甲烷）和CO2（二氧化碳）两种气体的影响。研究选择了沁水盆地的晋煤赵庄矿和潞安常村矿的煤样作为样本，采用了压汞法和低温氮吸附实验来分析煤体的孔裂隙结构特点。通过HCA1型高压容量装置，对煤样吸附这两种气体的特性进行了深入研究。 首先，压汞法的实验结果显示，常村煤样的压退汞“滞后环”大于赵庄煤样，这表明常村煤样的孔隙结构中含有更多的开放性孔隙，即大孔隙比例较高，这可能有利于气体的扩散和储存。 其次，低温氮吸附实验揭示了煤样的比表面积和孔隙体积主要集中在2200纳米的孔径范围内。赵庄煤样和常村煤样都显示出大量的微小孔，这种微小孔隙结构使得煤样更容易存储气体，尤其是对于甲烷和二氧化碳这类小分子气体。 进一步，通过高压容量法进行的气体吸附实验表明，吸附量随着温度和含水率的增加而降低。这提示我们，煤样的孔隙结构越发育，含水率和温度对吸附性能的影响就越大。也就是说，当煤体的孔隙发达时，水分和温度变化对气体吸附能力的影响更加显著。 此外，研究还强调了在低透气性煤层中，理解吸附特性的关键性。由于低透气煤层的瓦斯赋存规律复杂，对这类煤层的吸附特性进行深入研究有助于优化气体封存和煤层气开采的技术策略。例如，在CO2-ECBM（二氧化碳地质封存与煤层气开采）技术中，了解煤层的吸附特性对于有效封存CO2和提高CH4产量至关重要。 该研究通过实验手段揭示了高阶煤孔隙结构与吸附气体性能之间的密切关系，这些发现对于提升煤矿瓦斯灾害防治和提高煤层气开采效率具有重要的理论与实践价值。同时，也为我们提供了更深入认识低透气性煤层气体吸附规律的科学依据，为未来相关领域的研究提供了参考。