瓦斯压力对煤体吸附特性及结构影响实验研究
Experimental Study on Influence of Gas Pressure on Adsorption Characteristics and Structure of Coal
-
摘要: 为深入研究煤体在不同压力条件下吸附瓦斯特性及煤体孔隙结构变化特征,利用核磁共振(NMR)技术对煤体吸附瓦斯进行实验研究。实验结果表明:实验煤样的微小孔峰面积>中大孔峰面积>裂隙峰面积,表明煤样的微小孔最为发育,煤体孔径以微小孔为主,空隙之间的连通性不强,瓦斯不易流通;随着压力的增加,当瓦斯压力达到一定程度后,煤体会产生新的孔隙,微小孔隙相连通构成了微孔或者中孔,中孔相互连通形成了裂隙,为下一步解吸瓦斯的流通提供了条件,出现瞬时的瓦斯快速解吸;煤样瓦斯吸附解吸特征按照峰值前后分为上升阶段、变化剧烈阶段和基本不变阶段,总体规律上,煤体瓦斯吸附量随着瓦斯压力的增大而增加;在不同的瓦斯压力作用下,核磁共振T2谱图核磁信号幅度发生显著变化,T2谱图分布面积与瓦斯压力呈线性关系逐渐增长,即煤体孔隙度随瓦斯压力增加而增加。Abstract: To deeply study the adsorption characteristics of coal body under different pressure conditions and the change of pore structure of coal body, the experimental study on gas adsorption in coal by nuclear magnetic resonance (NMR) technique was carried out. The test results show that: the micropore peak area of the experimental coal sample> the area of the large pore peak> the area of the fracture peak, indicating that the micropores of the coal sample are most developed, and the pore size of the coal body is mainly micropores, and the connectivity between the voids is not strong, gas is not easy to circulate; with the increase of pressure, when the gas pressure reaches a certain level, the coal will generate new pores, and the tiny pores will connect to form micropores or mesopores, and the mesopores will connect with each other to form cracks. It provides the conditions for gas desorption in the next step, and the instantaneous gas desorption occurs; the gas adsorption and desorption characteristics of the coal sample are divided into the ascending phase, the violent phase, the basically constant phase. The gas adsorption capacity increases with the increase of gas pressure generally. Under different gas pressures, the amplitude of nuclear magnetic signal of nuclear magnetic resonance T2 spectrum changes significantly, and the distribution area of T2 spectrum increases linearly with gas pressure. That is, the porosity of the coal increases as the gas pressure increases.
-
Keywords:
- gas pressure /
- NMR /
- T2 spectrum /
- peak /
- adsorption characteristics /
- coal structure
-
-
[1] 徐佑林.高瓦斯煤层锚固特性及瓦斯对巷道支护效果影响研究[D].北京:煤炭科学研究总院,2014. [2] 李祥春,聂百胜,何学秋,等.瓦斯吸附对煤体的影响分析[J].煤炭学报,2011,36(12):2035-2038. [3] 李子文,林柏泉,郝志勇,等.煤体孔径分布特征及其对瓦斯吸附的影响[J].中国矿业大学学报,2013,42(6):1047-1053. [4] 高保彬,吕蓬勃,郭放.不同瓦斯压力下煤岩力学性质及声发射特性研究[J].煤炭科学技术,2018,46(1):112-119. [5] 张朝鹏,高明忠,张泽天,等.不同瓦斯压力原煤全应力应变过程中渗透特性研究[J].煤炭学报,2015,40(4):836-842. [6] 李佳伟,刘建锋,张泽天,等.瓦斯压力下煤岩力学和渗透特性探讨[J].中国矿业大学学报,2013,42(6):954-960. [7] 罗明坤,李胜,荣海,等.CH4与N2,CO2间竞争吸附关系的核磁共振实验研究[J].煤炭学报,2018,43(2):490-497. [8] 刘彦飞,汤达祯,许浩,等.基于核磁共振的煤岩孔裂隙应力变形特征[J].煤炭学报,2015,40(6):1415. [9] 李波,孙东辉,魏建平,等.孔隙压力梯度对煤的渗透性影响实验[J].煤田地质与勘探,2018,46(1):35. [10] 姚艳斌,刘大锰,蔡益栋,等.基于NMR和X-CT的煤的孔裂隙精细定量表征[J].中国科学:地球科学,2010,40(11):1598-1607. [11] 郑贵强,凌标灿,郑德庆,等.核磁共振实验技术在煤孔径分析中的应用[J].华北科技学院学报,2014,11(4):1-7. [12] 谢凯楠,姜德义,孙中光,等.基于低场核磁共振的干湿循环对泥质砂岩微观结构劣化特性的影响[J].岩土力学,2019,40(2):653-659. [13] 李志清,孙洋,胡瑞林,等.基于核磁共振法的页岩纳米孔隙结构特征研究[J].工程地质学报,2018,26(3):758-766. [14] 刘勇健,李彰明,郭凌峰,等.基于核磁共振技术的软土三轴剪切微观孔隙特征研究[J].岩石力学与工程学报,2018,37(8):1924-1932. [15] 李沙沙.无烟煤瓦斯吸附规律的低场核磁共振研究[D].焦作:河南理工大学,2017. -
期刊类型引用(30)
1. 王智聪，张军. 矿井钻孔轨迹测量实时监测技术. 能源与环保. 2025(01): 102-106 . 
百度学术
2. 宫浩. 基于STM32的煤矿电磁波随钻测量单元设计. 煤炭技术. 2025(04): 239-242 . 百度学术
3. 王小波，张鹏. 无线电磁波随钻测量系统的发展与展望. 地质装备. 2024(01): 11-17 . 百度学术
4. 王小波，张鹏. 本安型电磁波随钻系统现状与展望. 陕西煤炭. 2024(05): 89-93 . 百度学术
5. 田宏亮，张金宝，王力，方俊，王建强. 煤矿井下碎软煤层气动定向钻进技术与装备研究. 煤田地质与勘探. 2024(06): 154-165 . 百度学术
6. 王小波. 智能自诊断多用途钻孔轨迹测量仪的研制. 煤矿机械. 2024(08): 61-64 . 百度学术
7. 刘振新，孙宏晶，杨怀俊，翟育峰，安茂国，田志超，杨芳. 电磁波随钻测量系统在兰陵铁矿钻探工程中的应用. 地质装备. 2024(S1): 168-175 . 百度学术
8. 徐林. 深部丛式井电磁随钻测量信号传输. 世界石油工业. 2024(06): 98-105 . 百度学术
9. 盛树平，程健维，罗望. 膨润土基微泡瓦斯钻孔液制备及数值模拟研究. 煤炭工程. 2024(12): 125-132 . 百度学术
10. 马丁，王毅，王力，张威斌，张仲宝，张振勇. 定向钻进技术在断层发育矿井瓦斯抽采中的应用. 煤炭技术. 2023(01): 188-192 . 百度学术
11. 郝世俊，褚志伟，李泉新，方俊，陈龙，刘建林. 煤矿井下近钻头随钻测量技术研究现状和发展趋势. 煤田地质与勘探. 2023(09): 10-19 . 百度学术
12. 范强，张幼振，陈龙，陈果，杨冬冬. 煤矿井下定向钻探数字化平台技术研究. 煤矿安全. 2023(10): 212-218 . 本站查看
13. 田小超，蒋必辞. 随钻伽马测井探管节电降功耗控制方法与系统设计. 煤矿安全. 2022(01): 161-166 . 本站查看
14. 郭爱军，汪凯斌，李雄伟. 矿用电磁波随钻测量仪的研制及其应用. 电子设计工程. 2022(05): 76-79+84 . 百度学术
15. 李兆杰，王宏睿，刘如珍. 矿山钻进作业中更换临时光缆技术研究. 世界有色金属. 2022(12): 214-216 . 百度学术
16. 王小龙. 煤矿瓦斯抽采钻孔轨迹三维可视化及偏移规律研究. 地球物理学进展. 2022(04): 1764-1768 . 百度学术
17. 王力，姚宁平，姚亚峰，王毅，张杰，方俊，魏宏超. 煤矿井下碎软煤层顺层钻完孔技术研究进展. 煤田地质与勘探. 2021(01): 285-296 . 百度学术
18. 徐林，邵春. 煤矿井下电磁随钻测量水平钻进信号强度预测. 煤炭工程. 2021(04): 141-146 . 百度学术
19. 王小波. 矿用电磁波随钻测量系统在定向钻进中的姿态校准. 地质装备. 2021(03): 27-31 . 百度学术
20. 孙利海. 碎软煤层空气定向钻进工艺最小供风流量. 煤矿安全. 2021(07): 175-180 . 本站查看
21. 谷丽东，汪凯斌，赵佳佳. 矿用电磁随钻测量装置及应用. 煤矿安全. 2021(09): 136-141 . 本站查看
22. 李智，郑士田，石志远，王宇航. 极软中厚煤层越界开采区老空水害防治技术. 煤田地质与勘探. 2021(06): 167-174 . 百度学术
23. 王小波. 无线电磁波随钻测量系统姿态精度的影响因素分析. 煤田地质与勘探. 2021(06): 258-264 . 百度学术
24. 石智军，姚克，姚宁平，李泉新，田宏亮，田东庄，王清峰，殷新胜，刘飞. 我国煤矿井下坑道钻探技术装备40年发展与展望. 煤炭科学技术. 2020(04): 1-34 . 百度学术
25. 李桂兴. 载波通信原理的电磁波随钻测量技术研究. 数码世界. 2020(08): 29-30 . 百度学术
26. 田小超，王博，李渊. 矿用电磁波随钻测斜仪在松软煤层钻进中的应用研究. 中国煤炭. 2020(08): 53-56 . 百度学术
27. 雷晓荣. 一种网络式矿井钻孔姿态测量系统设计. 电子设计工程. 2020(19): 1-6 . 百度学术
28. 王永龙，陆云飞，王振锋，孙玉宁，刘春，宋维宾. 松软煤层“护孔卸压”钻进力学机制. 煤炭学报. 2020(09): 3186-3194 . 百度学术
29. 李晓明，韩健，姚亚峰. 煤矿用窄体小型履带式定向钻机. 煤矿安全. 2020(11): 142-145 . 本站查看
30. 任卫峰. 井下随钻测量定向钻进探究. 能源与节能. 2019(12): 104-105 . 百度学术
其他类型引用(3)
计量
- 文章访问数: 130
- HTML全文浏览量: 0
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 33
下载:
