煤礦瓦斯災(zāi)害防治理論與技術(shù)進展-展示頁
2025-01-30 18:42本頁面
【正文】 強； Bi大，說明外部對流傳質(zhì)阻力小，氣體在物體表面濃度和游離氣體濃度越接近，氣體在物體內(nèi)外的濃度差越大。0。 ?第三類邊界條件下，煤粒瓦斯擴散物理數(shù)學(xué)模型 瓦斯在煤層中擴散微觀機理及模型研究 第三類邊界條件下煤粒內(nèi)瓦斯擴散濃度分布表達式： ? ?? ?? ????????????????????????????????????????????????frrrrrfCCrCDrCtAAbPabPCCrrtrCrrCDtC000。 孔隙氣體在煤表面上的表面擴散 瓦斯在煤層中擴散微觀機理及模型研究 ?孔隙氣體分子平均自由程對擴散能力的影響 根據(jù)分子運動論 ,平均自由程可 表示為 2= 2okTdp? ?瓦斯在煤層中擴散微觀機理及模型研究 常溫下瓦斯分子平均自由程與壓強的關(guān)系 常壓下瓦斯分子平均自由程與溫度的關(guān)系 P越大， λ 越小，越容易擴散；溫度升高， λ 增大，不利于擴散，但實際上溫度升高擴散能力加強，原因是：溫度升高甲烷解吸 , 游離甲烷濃度增大；溫度升高 ,根據(jù)氣體狀態(tài)方程 ,在體積不變時壓強也升高 , 使得甲烷的擴散能力加強。 τ— 曲折因子 ( T ortuosi ty factor) ,是為修正擴散路徑變化而引入的。 Fick型擴散 Kn≥10 Knudsen型擴散 Kn≤ 過渡型擴散型擴散 ＜ Kn＜ 10 孔隙氣體的擴散模式 ① Fick型擴散 若考慮有效表面孔隙率 ,曲折因子半徑變化等因素時 ,瓦斯氣體分子在煤層內(nèi)有效擴散系數(shù)可定義為 : fCJDx???ffeDD ??? 式中 :Dfe — 瓦斯氣體在煤層內(nèi)的有效 Fick 擴散系數(shù) , m2/ s。煤吸附瓦斯量的大小主要取決于瓦斯氣體在煤表面的吸附勢壘和煤瓦斯體系的溫度。 甲烷 二氧化碳 氮氣 氣體分子模型示意圖 CH 3OHOHCH 2CH 2CH 2CH 3CH 2OH1 23OH1 23 45OHOH1 2 3 45 6次煙煤表面模型 高揮發(fā)性煙煤表面模型 低揮發(fā)性煙煤煤表面模型 無煙煤煤表面模型 煤 吸附瓦斯微觀機理 研究 ? 煤對礦井瓦斯氣體的吸附力 煤分子和瓦斯氣體分子之間的作用力主要是范德華力， 它包括靜電作用力、 德拜誘導(dǎo)力、倫敦色散力、庫侖作用力。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 煤礦瓦斯災(zāi)害防治理論與技術(shù) 瓦斯吸附解吸滲流規(guī)律 瓦斯突出預(yù)測防治理論與技術(shù) 瓦斯抽放及突出防治技術(shù) 目標(biāo) 內(nèi)容 應(yīng)用基礎(chǔ)研究 技術(shù)開發(fā) 研究思路 裝備開發(fā) 現(xiàn)場應(yīng)用 研究思路及內(nèi)容 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 1 煤吸附瓦斯微觀機理研究 2 瓦斯在煤層中擴散微觀機理及模型研究 3 基于 CT的含瓦斯煤細(xì)觀變形破壞規(guī)律 4 煤與 瓦斯突出流變機理 5 脈動注水防突技術(shù)研究 6 提高瓦斯抽放效果的熱力方法 7 硫化氫防治技術(shù) 報告內(nèi)容 OH1 23 45OH1 231. 煤吸附瓦斯微觀機理研究 煤 吸附瓦斯微觀機理 研究 煤 吸附瓦斯微觀機理 研究 ?瓦斯氣體分子及煤大分子結(jié)構(gòu) 通常認(rèn)為煤大分子呈三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。作為世界上最大的產(chǎn)煤國，同時我國也面臨著最嚴(yán)峻煤礦安全生產(chǎn)形勢，在我國煤礦眾多的災(zāi)害中，煤與瓦斯突出事故最為嚴(yán)重，對煤礦的人員安全和財產(chǎn)安全造成了巨大危害。 報 告 人：聶百勝（ 教授、博導(dǎo)） 聯(lián)系方式 ： 13671224746 郵箱： 日期： 煤礦瓦斯災(zāi)害防治理論與技術(shù)進展 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 引 言 煤炭是我國最主要的能源，它占我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu) 75％ ~80％。據(jù)預(yù)測，到 2050年，煤炭在我國一次能源消耗結(jié)構(gòu)中所占比例仍會達到 50％以上。 這些年來，我們圍繞煤吸附瓦斯微觀機理、瓦斯在煤層中擴散微觀機理、煤巖加載破壞過程中的細(xì)觀破壞效應(yīng)、煤體瓦斯?jié)B流規(guī)律及防治煤與瓦斯技術(shù)方面做了一些工作，并取得了一些成果。煤大分子的原子基團中有許多是極性的 , 對煤大分子間的作用及其對瓦斯氣體的吸附都有重要的影響 ,也使得煤對瓦斯有很大的吸附能力。 形成吸附勢壘，所以吸附勢壘是由煤大分子結(jié)構(gòu)和瓦斯氣體的性質(zhì)決定的。 煤 吸附瓦斯微觀機理 研究 取向力： E r TK c g1 2 2623? ? ? ? E Qr kT Q Qr kTK c g g c2 2 28 2 210740? ? ??偶極距 四極距 E rD c g g c12 26? ??? ? ? ?德拜誘導(dǎo)力： E Q QrD g c c g2 2 2832? ? ?? ?倫敦色散力： ))((2/3 6rII IIE gcgcgcL??????庫侖作用力 : E Fp g? ? 12 2?煤的表面分子與瓦斯氣體分子的范德華力估算表 kJ/mol 煤 吸附瓦斯微觀機理 研究 氣體 N2 0 1023 108 CH4 0 0 108 CO2 0 1023 108 VELE2DE 1DE1KE 2KECON 2ArO 2CH 4 C2 H 6C 3 H 8C 3 H 6CO 2H 2 O051015202530354045500 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50汽化潛熱 , k J /m o l吸附熱,kJ/mol瓦斯氣體的吸附熱與 凝聚熱 2. 瓦斯在煤層中擴散微觀機理及模型研究 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 瓦斯在煤層中擴散微觀機理及模型研究
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