煤炭科学技术

作者：赵鹏翔, 易春艳, 李树刚, 刘妍群, 贾永勇,

关键词：构造煤, 煤与瓦斯突出, 热力学, 吸附焓, Gibbs自由能,

随着我国煤层开采深度不断增加，煤与瓦斯突出事故后果日趋严重，对矿井安全生产威胁巨大。构造煤是易发生突出的主要煤样类型之一，突出规律及现象随构造煤质量比有明显变化。为探究不同质量比构造煤瓦斯吸附过程中的热力学机理，采用PCT-C80吸附量热联用仪开展基于混合煤样的瓦斯等温吸附及量热测试试验，从热力学角度建立吸附焓、Gibbs自由能、瓦斯吸附熵计算模型。结合试验与计算结果，分别讨论不同质量比构造煤吸附量与吸附热、瓦斯吸附常数与构造煤占比的关系，分析不同质量比构造煤瓦斯吸附焓、表面自由能与吸附熵的变化规律。结果表明：不同质量比构造煤的瓦斯吸附热随着吸附量的不断增大而增大；吸附热与吸附常数a均随着构造煤质量比的增加呈现先增大后减小的趋势，吸附常数b呈现相反的变化规律；随着构造煤质量比的增加，瓦斯吸附热、吸附焓、吸附熵均呈现先增大后减小的趋势，且均在构造煤质量比为50%时达到最大值，而Gibbs自由能呈现相反的变化规律；根据试验结果与拟合公式，归纳出混合煤体吸附瓦斯吸附热力学参数与瓦斯涌出量的数学关系。通过研究得到构造煤质量比影响下的瓦斯吸附热力学特征参数变化规律，揭示混合煤样的热力学作用机制，为明晰开采扰动构造煤体致诱煤与瓦斯突出机制提供了参考。

来源：2024年第8期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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