煤岩瓦斯固气耦合模拟试验中吸附材料的选择研究

"煤岩瓦斯固气耦合相似材料瓦斯吸附特性研究" 这篇研究文章主要探讨了在“固-气”耦合物理相似模拟试验中如何选择合适的模拟煤层材料来研究瓦斯吸附问题。研究人员针对不同类型的吸附材料进行了详尽的实验，包括活性氧化铝、硅胶、硅藻土、高岭土、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛以及屯堡矿煤样。他们利用WY-98A瓦斯吸附常数测定仪测量了这些材料的瓦斯吸附量和吸附常数a和b。 实验结果显示，高岭土和硅藻土的等温吸附线呈现出先平缓后急剧上升的特征，这与Langmuir单分子层吸附模型不相符，因此这两种材料不适合用作瓦斯吸附材料。相反，活性氧化铝和硅胶的吸附量增量变化趋势与屯堡矿煤样相似，两者的吸附量比值在0.6到2之间且趋于稳定，表明它们的吸附过程变化规律与屯堡矿煤样较为接近。同时，这两种材料的吸附常数a值较大，这为它们可能作为吸附材料提供了可能性。 然而，3A分子筛、4A分子筛和5A分子筛的吸附量增量变化呈现"W型"，在0.9、0.6和0.4 mL/g左右波动。屯堡矿煤样与其吸附量比值变化较大且不稳定，说明其吸附过程变化规律与屯堡矿煤样的相似度较低。此外，这些分子筛的吸附常数a值较小，不适宜用作吸附材料。 所有测试材料的吸附常数b值与屯堡矿煤样相比都有显著差异，并且都较小。这一发现对选择适合的“固-气”耦合物理相似模拟试验材料具有重要意义，也为后续的“固-气”耦合物理相似模拟试验提供了实验依据。 该研究通过比较不同材料的吸附特性，揭示了活性氧化铝和硅胶可能作为有效的模拟煤层瓦斯吸附材料，而高岭土、硅藻土以及3A、4A、5A分子筛则因为其特定的吸附行为和参数不适合用于此类试验。这些研究结果对于理解和预测煤岩瓦斯吸附行为，以及在实际的矿井瓦斯治理中选择合适的材料具有深远的实践意义。