煤中小分子有機(jī)物對(duì)煤層瓦斯賦存增強(qiáng)效應(yīng)研究.pdf

1、煤是一種復(fù)雜的有機(jī)巖石，除含大分子固體骨架外，還含大量可溶于有機(jī)溶劑的小分子有機(jī)物，它們存在于煤基質(zhì)的孔隙甚至大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，必然會(huì)對(duì)煤層瓦斯賦存產(chǎn)生一定影響。本文采用微波輔助抽提方法，抽提煤中小分子有機(jī)物，研究抽提前后，煤的孔隙結(jié)構(gòu)、煤中官能團(tuán)及吸附能力的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)煤中小分子有機(jī)物對(duì)煤層瓦斯賦存具有增強(qiáng)效應(yīng)。
　　采用四氫呋喃溶劑對(duì)煤樣進(jìn)行微波輔助抽提，獲得抽提產(chǎn)物（小分子有機(jī)物）與抽提余物（殘煤）。采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

2、儀測(cè)試了小分子有機(jī)物的成分；采用N2吸附法測(cè)試了原煤和殘煤孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)；采用紅外光譜分析煤樣抽提前后官能團(tuán)變化。結(jié)果表明，抽提產(chǎn)物主要成分為芳香烴、脂肪烴和含雜原子的化合物，富含甲基、羥基、羰基等活性基團(tuán)；煤樣抽提后官能團(tuán)的總體含量均有明顯下降，說(shuō)明小分子有機(jī)物在原煤中占有一定的比重，抽提之后煤的組分含量發(fā)生變化，對(duì)煤的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附溶解特性產(chǎn)生一定影響；四氫呋喃抽提后，各煤樣的殘煤總孔體積和比表面積均比原煤減小，煤的平均孔徑增大，起到

3、了增孔、擴(kuò)孔作用，說(shuō)明煤中小分子有機(jī)物提高了煤的比表面積。
　　開(kāi)展了抽提前后煤樣的甲烷等溫吸附實(shí)驗(yàn)，分析了抽提前后各煤樣對(duì)甲烷的吸附特性變化規(guī)律。結(jié)果表明，抽提殘煤的甲烷吸附量均低于原煤，說(shuō)明煤中小分子有機(jī)物的存在可提高煤吸附甲烷的能力。
　　依據(jù)煤中小分子有機(jī)物成分測(cè)試結(jié)果，選取柴油、潤(rùn)滑油和煤焦油作為它們的模型物質(zhì)，進(jìn)行甲烷溶解實(shí)驗(yàn)，研究其溶解甲烷能力。結(jié)果表明：相同溫度（30℃）下，在測(cè)試壓力范圍（1～5MPa）內(nèi)，

4、它們的瓦斯溶解量隨瓦斯壓力的增加而增大；同平衡壓力下，在測(cè)試溫度范圍（30～70℃）內(nèi)，它們的瓦斯溶解量隨溫度的升高而減小。
　　采用多孔介質(zhì)-模型物質(zhì)-甲烷體系模擬煤骨架結(jié)構(gòu)-小分子有機(jī)物-瓦斯體系，開(kāi)展甲烷等溫吸附實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，添加了柴油和潤(rùn)滑油的擔(dān)體比純擔(dān)體的甲烷吸附量增大。隨著含量的增加，含柴油擔(dān)體的甲烷吸附量也隨之增大，表明煤中小分子有機(jī)物能夠提高多孔介質(zhì)對(duì)瓦斯的吸附能力。
　　在研究原煤和殘煤的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附特