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煤体瓦斯吸附解吸过程温度变化实验研究及机理分析

杨涛  
【摘要】:运用表面物理化学、热力学、吸附势理论等理论分析了煤体瓦斯吸附、解吸扩散动力过程的微观机理及吸附解吸过程中的温度变化机理,并利用设计完善的煤体瓦斯吸附解吸测试系统进行了不同条件下的煤体瓦斯吸附解吸规律实验研究。研究结果显示:煤体瓦斯吸附过程为温度升高的放热过程,解吸过程为温度降低的吸热过程。温度变化速率及变化幅度与煤样的变质程度、环境温度、煤样粒径、吸附平衡压力等因素相关,温度变化量与时间呈指数函数关系。计算了第一类边界条件下的煤体瓦斯解吸扩散系数,建立了煤体的温度变化量——涌出量数学模型,并通过对实验数据的拟合计算进行了验证分析。基于实验及理论分析结果提出了实验室煤与瓦斯突出验证性指标Δ ts,提出了一种基于相变材料相变放热提高煤层温度的煤体升温新方法。论文研究成果对于揭示煤与瓦斯突出机理、防治煤与瓦斯突出等方面具有应用和参考价值。


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