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《煤炭科学研究总院》 2016年
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潞安矿区3~#煤层构造煤孔隙结构与瓦斯解吸特性研究

魏远  
【摘要】:由于受应力作用,构造煤孔隙结构复杂、渗透性差、强度低,易造成瓦斯异常涌出和突出灾害。本文以微观观测和流体侵入相结合的手段,从孔容、比表面积及单位孔容的比表面积(相对比表面积)方面对孔隙结构进行了深入研究;并在实验测试基础上对煤的吸附解吸特性进行了对比研究,探讨了孔隙结构与解吸特性的相关性,根据研究结果,提出了构造煤孔隙结构与解吸特性线性关系。研究成果主要有以下几个部分:(1)论文采用扫描电镜(SEM)法对潞安矿区3#煤层构造煤及原生煤进行了微观观测,定量分析了SEM扫描图片中孔隙密度,结果表明:1千、5千和1万倍率扫描图片中构造煤孔隙密度约为原生煤的1.25、1.57、1.75倍。采用压汞法和低温氮吸附法测试了潞安矿区3#煤层构造煤孔隙结构参数,结果表明:微孔和过渡孔体积占孔容的主要部分,构造煤孔容约为原生煤的1.46倍,构造煤比表面积约为原生煤的1.2倍。相对比表面积约为原生煤的1.19倍。(2)实验室开展了高压等温吸附实验,发现构造煤瓦斯吸附量约为原生煤的1.16倍;利用吸附-解吸装置测定了构造煤和原生煤在不同吸附平衡压力下瓦斯初期解吸规律及120min内的解吸量,在0.5MPa、1.5MPa、2.5MPa三种吸附平衡压力下,构造煤解吸量平均值分别为原生煤的1.06、1.15、1.17倍;第1min、 3-5min内解吸量分别为原生煤的1.47、1.14倍。(3)分析了孔隙结构与解吸特性的相关性,发现瓦斯吸附量、解吸量随相对比表面积增大而增大,具有较好的线性相关性;原生煤相关度高于构造煤,压力越大,相关度越高。(4)在潞安矿区郭庄矿、高河矿现场测试了3#煤层构造煤和原生煤在第1min内和第3-5min内的瓦斯解吸量,通过实测数据发现郭庄矿、高河矿构造煤在两段时间内的平均解吸量相对原生煤高48.6%和15.9%,47.61%和14.36%。与实验室解吸规律保持较好的一致性。
【学位授予单位】:煤炭科学研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TD712

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