《煤中可溶有機質對瓦斯賦存及煤與瓦斯突出特性的影響》是依託中國礦業大學，由楊永良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：煤中可溶有機質對瓦斯賦存及煤與瓦斯突出特性的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊永良
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
可溶有機質是煤的重要組成部分，可溶解大量甲烷，是煤中瓦斯賦存的重要形態之一，對煤的瓦斯賦存、瓦斯運移和放散、乃至煤與瓦斯突出均有一定影響。本項目基於地球化學、表面及界面物理化學、流體力學、瓦斯動力學等多學科交叉理論，採用理論分析、實驗模擬和實驗測試相結合的方法，分析原煤和抽提殘煤的物性參數、力學參數及瓦斯吸附-解吸特性的差異，化驗煤中可溶有機質成分，對抽提的可溶有機質進行瓦斯溶解實驗，觀測溶液中甲烷分子與可溶有機質的聚集形態，從而獲得煤中可溶有機質對煤層瓦斯儲集和運移的影響規律，揭示煤骨架結構-可溶有機質-瓦斯體系的相互作用機理。研究不同地應力、瓦斯壓力條件下，煤中可溶有機質對煤體瓦斯滲流的影響，實驗分析多元瓦斯突出參數與煤中可溶有機質的耦合關係，最終可以揭示可溶有機質對煤與瓦斯突出特性的影響。
結題摘要
煤是一種複雜的有機岩石，除含大分子固體骨架外，還含大量可溶於有機溶劑的小分子有機物，它們存在於煤基質的孔隙甚至大分子網路結構中，必然會對煤層瓦斯儲運及突出危險產生一定影響，但其影響規律及機理還缺乏深入研究。本項目立足於煤體結構及其物質組成，採用理論分析、實驗模擬和實驗測試相結合的方法，在分析原煤和抽提殘煤的孔隙結構、吸附、擴散及滲流特性差異的基礎上，深入分析了可溶有機質對煤孔隙作用機理，進而探討其對煤吸附特性以及擴散與滲流特性的影響機理。測試研究了可溶有機質對突出參數的影響，進而揭示了其對煤與瓦斯突出危險的作用機制。通過3年的研究，獲得以下研究成果： 1）分別採用掃描電鏡、壓汞法及氣體吸附法系統地觀察和測試了原煤與殘煤孔隙表面特徵及其孔隙結構參數，對比分析了原煤與殘煤孔隙特徵及結構參數的變化規律；並套用分形理論定量化分析了它們的變化規律。抽提後，簡化了煤孔隙結構，降低了煤中微小孔比例。 2）開展了原煤、殘煤及含油煤甲烷等溫吸附實驗，分析了原煤和殘煤吸附甲烷特徵參數的變化規律；選擇合適的可溶有機質模型化合物進行了甲烷溶解實驗，發現可溶有機質可溶解定量甲烷；最終揭示可溶有機質可提高煤吸附瓦斯能力。 3）開展了原煤和殘煤瓦斯放散實驗和徑向滲透率測試實驗。深入分析了原煤和殘煤的瓦斯放散量、放散速度、放散係數和滲透率變化規律。表明可溶有機質被溶出後，簡化了煤的孔隙結構，減少擴散阻力，增擴煤的滲流通道，減少滲流阻力，有利於瓦斯在煤層中運移出來。 4）測試了原煤和殘煤的多種突出參數，可溶有機質被抽提後，煤體蠕變能力減弱、結構單一化，抗壓及抗拉強度增大；同時K1值及△h2等突出參數降低，瓦斯放散初速度減小，結合瓦斯含量變化趨勢，認為煤中可溶有機質的存在對煤與瓦斯突出有一定的促進作用。項目研究成果對礦井瓦斯抽采及突出預測提供了新的拓展手段。
