煤炭科学技术

作者：岳基伟, 李 宏, 孙永鑫, 邵亨威, 吕振威, 李怀宾,

关键词：煤-水-甲烷三相体系, 甲烷及氘代甲烷, 吸附性能, 分子动力学,

煤层注水是一项综合灾害防突措施，常被应用于瓦斯、粉尘及冲击地压防治。获得煤-水-甲烷三相体系中水分的分布规律，对于揭示含瓦斯煤注水防突、防冲及防尘的机理具有重要的理论意义。对于煤-水-甲烷三相体系中水分分布的测试，无损检测法是一种首选的方法，核磁共振测试技术对于水分分布测试具有其独特的优势，然而采用核磁共振测试煤-水-甲烷三相体系中水分的分布规律时，甲烷分子中氢原子与水分子中的氢原子相互干扰，造成不能准确获得煤-水-甲烷三相体系中水分的分布规律。提出采用氘代甲烷（CD4）代替甲烷（CH4）研究含瓦斯煤中水分分布，需首先获得煤对CD4及CH4的吸附特性。采用等温吸附试验及分子动力学模拟的方法研究了煤对CH4及CD4的吸附量及等量吸附热。研究结果表明：煤对CH4及CD4的吸附量差别不大，且吸附量与吸附平衡压力满足Langmuir的函数关系；煤对CH4及CD4的等量吸附热随着吸附平衡压力的增加而减小，等量吸附热与瓦斯压力满足指数的函数关系；同一温度条件下，煤对CH4及CD4的等量吸附热差别不大；煤对CH4及CD4的等量吸附热随着温度的减小而增加，且等量吸附热均存在极限值、均为物理吸附。研究结果为采用核磁共振定量研究煤-甲烷-水分三相体系中水分的分布规律奠定理论基础。

来源：2022年第11期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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