粒径、水分对煤中甲烷的吸附-扩散实验研究

为了研究粒径、水分对煤中甲烷的吸附、扩散影响,进行了甲烷等温吸附-扩散实验。选取潞安古城矿区3号煤,制成60~80目的煤样,在30℃恒定温度,相同的平衡压力条件下进行吸附扩散实验,对比分析研究甲烷在不同粒径、含水煤样中的扩散量、扩散速度的差异。通过实验发现:在相同的吸附平衡压力下,同一水分不同粒径煤样,同一时间大粒径煤中甲烷扩散量和扩散速度均小于小粒径的扩散量和扩散速度;同一粒径不同含水煤样,同一时间煤样含水量越小,瓦斯解吸量越大,水分对瓦斯解吸起着明显的抑制作用,煤样含水量越高,同一时间瓦斯解吸速度越小,随着时间的增加解吸速度逐渐缓慢。研究不同主控因素下的甲烷扩散规律,对煤层气开发和矿井瓦斯灾害防治有很好的指导意义。     

不同压力、煤阶对煤中甲烷的扩散影响实验研究

为了研究压力和煤阶对煤中甲烷扩散特性的影响,进行了甲烷等温吸附解吸实验。选取新疆某矿区长焰煤、山西古城矿3号煤层贫瘦煤两种不同变质程度的煤,制成60~80目的干燥煤样。在30℃恒温条件下,不同煤阶的煤样分别在不同的平衡压力条件下进行吸附解吸实验,对比分析研究甲烷在压力、煤阶两个主控因素下煤中甲烷扩散量,扩散率的差异。通过分析实验结果发现:高压力下甲烷累积扩散量大于低压力下的扩散量,而扩散率与之相反;高阶煤中甲烷扩散量大于低阶煤的扩散量,扩散率与之相反。研究不同主控因素下的瓦斯扩散规律,对煤层气开发和防治矿井瓦斯灾害有很好的指导意义。     

煤吸附甲烷能力对温度压力变化的响应特性

为了研究煤吸附甲烷能力对温度压力变化的响应特性,选用平顶山己15-17煤层煤样,进行了-20、-10、0、10、20℃条件下高压等温吸附试验,并运用MATLAB软件对试验数据进行了分析。结果表明:特定温度下煤对甲烷的吸附量随着压力的增大而增大,当压力增大到某一特定值,吸附量趋于稳定;如果压力从0 MPa逐渐上升到8 MPa,同时温度从-20℃逐渐上升到20℃的过程中,在压力上升至6.3 MPa之前,压力对吸附量的影响起主导作用。当压力大于6.3 MPa时,温度对吸附量的影响起主导作用;在温度与压力综合影响吸附量的同时,压力制约温度对吸附量的影响效果,温度制约压力对吸附量的影响效果。     

基于红外成像技术的煤中甲烷分布特征研究

为了研究煤体在吸附过程中,甲烷的非均匀分布以及煤体温度的改变特征,通过红外热成像的方法和MATLAB程序,对不同变质程度的煤样进行观测分析。结果表明:在吸附过程中,不同煤阶的煤样截面具有不同范围的吸附明显区域,该区域温度变化大,且随着吸附压力的增大,该现象越显著;当煤样吸附达到平衡时,在任意吸附平衡压力下均存在某一温度变化临界值;在温度改变量大于该临界值的煤体截面区域范围,煤体中不同温度变化增量段的甲烷吸附量的分布比率高于煤单元数量分布比率,则定义该煤体区域为甲烷吸附聚积区;随着吸附压力的增大,煤样截面区域的温度变化范围变大,煤样吸附的非均匀性增强;随着温度变化量的增大,不同温度变化增量段的煤单元数量分布比率及其对应的甲烷吸附量分布比率呈现先增大后减小的趋势,服从正态分布。     

西南典型矿区煤等温吸附/解吸影响因素研究

为了探讨煤质、变质程度、变形程度、实验温度、压力等因素对煤吸附/解吸性能的影响,系统采集了西南典型矿区煤样,进行了煤岩测试、工业分析和等温吸附/解吸实验。结果表明：中变质阶段,煤的吸附能力与变质程度呈正相关,高变质阶段呈负相关,Ro,max在3%左右吸附能力最强|煤的吸附能力与镜质组含量呈正相关,与惰质组含量呈负相关|低-特高固定碳阶段,煤的吸附能力与固定碳含量呈正相关关系,水分、挥发分的存在降低了煤的吸附能力|变形程度越高,吸附/解吸能力越强|温度升高,煤吸附量下降,解吸率增高。压力升高吸附量增大,解吸率下降。     

不同温压条件下煤瓦斯吸附特性的试验研究

为研究温度、压力对煤吸附瓦斯性能的影响,进行了不同温度下煤的瓦斯等温吸附试验。试验测试出煤样在35℃、50℃、65℃、80℃、105℃下的等温吸附线。研究表明:随着温度的升高,同一压力下煤样的吸附量减小,温度越高,吸附量减小趋势越明显;温度相同时,煤样的吸附量随着压力的增大而增大;在某一温度区间内,随着温度的升高,煤样的吸附常数a、b值线性递减。     

不同含水及负压条件下煤层气等温吸附解吸规律

为了探究水分含量和负压对煤层气等温吸附、解吸特征的影响,采用大样量煤层气吸附/解吸仿真试验设备对鄂尔多斯盆地东缘北部煤矿煤样进行煤层气常规等温吸附解吸过程和负压解吸过程的实验室模拟,通过将煤样进行处理得到干燥煤样、平衡水煤样、饱和水煤样3种不同含水饱和度煤样,分别对其进行等温吸附测试、常规等温解吸测试和负压解吸测试,得到了煤样在不同含水饱和度、不同负压条件下的压力与吸附量实测数据,并采用不同的吸附/解吸方程式进行拟合。通过对比分析,研究了水分对等温吸附过程、解吸过程以及负压对解吸过程的影响,并从分子间作用力的角度解释了水分对等温吸附解吸过程的影响。结果表明:煤样解吸过程与吸附过程不可逆,存在解吸滞后;由于水分子与煤分子间的作用力大于甲烷分子与煤分子间的作用力,水分在与甲烷的竞争吸附中具有优势,煤样含水率越高,其吸附甲烷的能力越低;煤样含水率较低时,含水对煤岩降压解吸影响不明显;当煤样含水率高于某一值时,外来水分抑制煤层气降压解吸,分析认为这可能与煤样的物质组成和煤分子结构有关;由于水分对甲烷的置换解吸作用,若水力压裂过程中压裂液滤失严重,将降低煤层吸附气量,延长排水降压阶段,减少累计产气量,因此应严格控制压裂液滤失;负压解吸阶段,单位压降引起的解吸量更大,说明负压排采增产措施具有潜力。     

煤表面非均匀势阱吸附甲烷特性数值模拟

利用蒙特卡洛方法建立了煤与甲烷吸附动力学的数值模型,并对两种非均匀势阱煤样模型的吸附甲烷过程进行计算,分析其在不同温度与吸附压力下吸附甲烷特性以及吸附热的变化规律。研究表明:非均匀势阱煤样模型等温吸附过程与理想朗格缪尔曲线有明显不同,等压吸附过程可利用负指数规律精确描述。煤样模型势阱深度分布的非均匀特征对煤与甲烷吸附热,以及吸附量对于温度和压力的敏感性均有一定影响。通过对不同吸附压力下吸附速率参数b的拟合计算,推导出非均匀势阱等温吸附方程,物理实验验证表明该方程对真实煤样吸附解吸甲烷过程的描述比理想朗格缪尔方程更加精确。     

煤中甲烷扩散特性影响因素实验研究

为了研究煤中甲烷扩散特性的影响因素,分别在压力、煤阶、粒径和含水率等不同主控因素下进行了甲烷等温吸附扩散实验。实验结果表明:高压力下甲烷累积扩散量和扩散速度均大于低压力下的扩散量和扩散速度;随着煤阶增大,煤中甲烷扩散量和扩散速度均增大;大粒径煤中甲烷扩散量和扩散速度均大于小粒径的扩散量和扩散速度;不同含水煤样,同一时间煤样含水量越小,甲烷扩散量和扩散速度越大。     

储层温度下甲烷的吸附特征

通过对煤样处理,用低温氮气吸附法对其进行表征,采用自行研制的吸附装置,在不同温度（25,40,55 ℃）、不同压力(0~3.5 MPa)下进行甲烷吸附实验,以研究储层温度下甲烷在不同孔结构煤样上的吸附特征。采用Langmuir方程对数据拟合,得出孔结构的变化对甲烷吸附起着重要作用。处理后煤样的比表面积、孔容和微孔含量增加,导致煤样甲烷吸附量变大;随着吸附温度的升高,甲烷吸附量变小,压力越大这种变化趋势越明显;Langmuir饱和吸附量随温度的增大而减小。选用Polanyi吸附势理论拟合数据,结果表明：对于同一吸附体系,吸附特性曲线是惟一的,与吸附温度无关。处理后煤样的吸附势和吸附量增加,由此可见孔结构是吸附性能变化的重要影响因素。     

商品煤备查煤样桶及专用煤样橱的研制与应用

商品煤备查煤样的保存与管理,是煤炭企业商品煤质量监督工作的重要环节,本文研制的专用备查煤样桶及橱,配合有效的管控措施使用,能确保备查煤样在一定期限内,真实再现当批商品煤质量和全水分。     

煤的超细粉碎与超净煤的分选

分析了6种不同变质程度煤样的无机矿物组成、嵌布粒度，研究了煤样粒度和煤中无机矿物的解离度与磨煤时间之间的关系,并通过分选试验探明了粉碎粒度、无机矿物解离程度及其种类对分选效果的影响.试验研究表明,只有当煤的粒度粉碎到<10 μm时，无机矿物才能得到较充分的解离；煤中的无机矿物主要是黏土，黏土含量小的煤可以分选出超净煤，反之，黏土和黏土与有机物连生体含量高的煤，很难分选出灰分低于2%的超净煤；黏土含量高的煤，经过球磨后，在煤浆中出现大量和稳定的微小气泡，影响了超净煤的分选精度；低阶煤经球磨后，表面亲水性增加，即使粉碎粒度很细，用絮团-浮选也无法分选出超净煤.     

神华混煤与准格尔煤掺烧及其煤灰熔融性研究

对火力发电厂所燃用的神华混煤和准格尔煤的煤灰熔融性等煤质特性做了初步分析,并对未掺烧前发生的因煤灰熔融温度低而导致的事故进行分析及提出应对策略。同时,利用神华混煤与准格尔煤性质稳定的优点,通过对掺烧后的入炉煤干基灰分与煤灰熔融性的关系进行实验统计和分析,提出以入炉煤千基灰分对煤灰熔融性进行监控和掺烧煤配比的调整,实现锅炉的安全稳定经济运行。     

乌达烟煤微观结构参数解算及其与自燃的关联性分析

借助傅里叶变换红外光谱仪对乌达矿区典型火区的6种煤样的微观结构与煤自燃的关联性进行探讨，通过红外光谱的定性与半定量分析及煤结构参数的解算可知：乌达烟煤分子结构的芳香度和环缩合度较小，烷基侧链的平均长度较短，桥键较多，致使煤结构具有较强的化学活性，易于被氧化，继而导致乌达烟煤易于自燃.     

高炉喷煤技术的发展与煤炭市场

介绍了高炉喷煤技术的发展特点和应用前景，分析了高炉喷煤对煤质特性的要求；认为高炉喷吹烟煤是高炉喷煤发展的趋势，而且会为弱粘结烟煤的洗选加工、销售增加一定的市场容量和发展机遇。     

织纳煤田文家坝一矿煤质特征及用途探析

介绍了织金煤田文家坝一矿的井田概况,指出该矿位于织纳煤田阿弓向斜构造单元内,属织金煤电化一体化基地配套建设矿井之一,其主要含煤地层为晚二叠世龙潭组。同时依据地质勘查成果,对井田含煤地层及煤的物理性质和工业分析、有害元素及工艺性能等煤质特征进行了分析及探讨,认为该井田煤类为无烟煤,挥发分产率低,固定碳含量高,属中高-高热值煤,具有动力用煤及煤炭气化等方面的用途。     

燕子山选煤厂煤泥的热重分析及水煤浆制备研究

以燕子山煤泥为研究对象,对其进行工业分析、元素分析和灰熔融行分析,通过TG-DTG-DSC分析了煤泥的燃烧特性和CO2气氛气化特性,并选用亚甲基二萘磺酸钠作为分散剂,研究了煤泥水煤浆的流变性。试验结果表明,在10℃升温速率条件下,该煤泥在氧气氛围中的着火点温度为456℃,在二氧化碳还原气氛中的解聚和分解反应起始温度为355℃|燕子山选煤厂煤泥能制备较高浓度的水煤浆,最佳药剂量下的定粘浓度为72.01%,且表现为屈服假塑性流体的“剪切变稀”特性。燕子山选煤厂煤泥具有低硫、高灰熔点的特点,可以考虑以配煤方式制备为燃料型或气化型水煤浆,实现煤泥高附加值洁净利用。     

构造煤分布规律对煤与瓦斯突出的控制

根据对华北366对主要生产矿井统计分析,得出构造煤的区域分布主要受构造控制,挤压构造带是构造煤主要分布区,其次是伸展构造带的边缘,伸展构造带的内部主要是原生结构煤分布区;构造煤的层域分布主要受煤厚控制,即构造煤主要发育在厚煤层中;构造煤最发育的区域和层位,煤与瓦斯突出也最严重。纵弯褶皱作用下构造煤主要形成在褶皱的翼部,断层作用下构造煤主要形成在断层的上盘,因此,褶皱的翼部和断层的上盘也是煤与瓦斯突出最严重的部位。     

圆筒煤仓装车平煤装置

通过对圆筒煤仓下口装车过程的分析,提出传统装车方式存在的过程繁琐、控制不准确、对操作工人要求高等问题,通过研究设计平煤装置,实现对装车过程精准控制,改进工艺,提高效率。     

中国煤炭工业和煤矿安全生产

介绍了煤炭在我国能源格局中的基础地位和发展前景，针对煤炭工业存在着的“四低”问题，研究了煤炭工业走新型工业化道路应当抓好的几个环节。重申了要坚持技术、装备和管理并重的原则，通过加强基础建设，改善煤矿安全状况；提出了当前搞好煤矿安全生产的4项重点工作。