【摘要】：煤炭在中國(guó)一次能源中占有非常重要的地位。由于賦存條件差,煤炭開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生各種事故,其中煤與瓦斯突出事故在發(fā)生次數(shù)及造成后果的嚴(yán)重性上,都占有相當(dāng)大的比例。煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象,誘發(fā)其發(fā)生的動(dòng)力源目前仍處于探索之中。目前對(duì)煤與瓦斯突出的判定指標(biāo)主要集中在煤的瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯解吸速度、瓦斯涌出強(qiáng)度和衰減規(guī)律、煤體堅(jiān)固性系數(shù)等煤層相關(guān)參數(shù),而這些參數(shù)中絕大多數(shù)與煤的孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此,煤體孔隙結(jié)構(gòu)的研究將有助于解釋煤對(duì)瓦斯的吸附性能、揭示煤與瓦斯突出機(jī)理。針對(duì)煤與瓦斯突出問(wèn)題,論文從孔隙中氣體分子吸附微觀理論出發(fā),首次采用低溫氮吸附法測(cè)試結(jié)構(gòu)規(guī)整的不同規(guī)格的碳納米管的低溫氮吸附等溫線,并運(yùn)用合適的分析方法對(duì)其孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)碳納米管的吸附實(shí)驗(yàn)及孔隙結(jié)構(gòu)分析,研究微孔及介孔的吸附性能,并檢驗(yàn)儀器的可靠性及分析方法的合理性,為后續(xù)的煤樣分析提供指導(dǎo)。重點(diǎn)研究了31種煤樣的低溫氮吸附等溫線及其微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征,探討了突出煤樣與非突出煤樣的微觀孔隙結(jié)構(gòu)差異及其吸附性能的差異。論文通過(guò)研究得出以下主要結(jié)論：(1)通過(guò)對(duì)碳納米管和煤樣的低溫氮吸附實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)無(wú)論是圓形孔隙還是狹縫形孔隙,在一定壓力下,當(dāng)孔隙尺寸小于某一數(shù)值時(shí)其內(nèi)部的吸附行為是微孔填充現(xiàn)象；(2)煤樣的微孔填充現(xiàn)象主要發(fā)生在孔寬0.9 nm左右的孔隙中,發(fā)生微孔填充現(xiàn)象的孔隙的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未發(fā)生微孔填充現(xiàn)象的孔隙,突出煤樣的微孔數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于非突出煤樣,因此突出煤樣的微孔的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于非突出煤樣；(3)突出煤樣中孔寬3.5～7 nm的孔隙的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于非突出煤樣,它們對(duì)孔隙體積、比表面積的貢獻(xiàn)率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非突出煤樣。
【圖文】：

２．１．２．５．１自由空間的原理逡逑樣品管自由體積是指樣品管內(nèi)未被樣品等系統(tǒng)外物質(zhì)占領(lǐng)的體積，也稱為死體逡逑積。圖２．２為靜態(tài)容積體系的簡(jiǎn)示圖，揭示了自由體積的測(cè)定原理。逡逑ＡＢＣ逡逑Ｇａｓ邋Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ逡逑（Ｖ0邋Ｃｈａｒｇｅ。邐＼邋Ｐ，。Ｐ。逡逑ｗｉｔｈ邋Ｈｓ邐，逡逑邐逡逑ｆｒ邐Ｗａｒｍ邋Ｚｏｎｅ逡逑苗邐（Ａｍｂａｍ＊邋�。浚╁义希牛觯幔悖酰幔簦澹溥姷摹�。邐＂ｉ邐邋邐邐逡逑＾ｍｐｌｅ邋ＨｏＷｅ，邐？邐ＬｄＪｒ邐｜逡逑Ｖ０ｔｕｍｅｃ邋＝邋Ｖ＾邐剛ｅｄ邋ｗｉｔｈ邐ｖ．邐Ｃｏｌｄ邋Ｚｏｎｅ逡逑Ｐ．、－。邐，，邐Ｈｅｌｉｕｍ邋邐Ｉ邐；邋Ｐｃ？７７．３５邋Ｋ）逡逑ｊ邋Ｐ＊邋■邋Ｐ，邐Ｉ逡逑Ｈ邐邐Ｂ邋＊邐逡逑Ｂａｔｈ邐＾邐邐逡逑圖２．２自由體積測(cè)定ki驟逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｓｔｅｐｓ邋ｏｆ邋ｆｒｅｅ邋ｖｏｌｕｍｅ逡逑如圖所示，化瓦瓶?jī)?nèi)盛有液氮，溫度約７７邋Ｋ，分析過(guò)程中，杜瓦瓶上升，浸沒(méi)逡逑樣品管的大部分。在這種環(huán)境下，樣品管存在著兩個(gè)溫度不同的區(qū)域：液氮面之上，，逡逑為＂暖＂區(qū)

暎３．２多強(qiáng)碳納米管兩次吸附實(shí)驗(yàn)吸附等溫線對(duì)比烺逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋化ｅ邋ａｄｓｏｉ＾ｐｔｉｏｎ邋ｉｓｏ化ｅｒｍｓ邋ｏｆ邋ｍｕｌｔｉ邋ｗａｌｌｅｄ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｎａｎｏｔｕｂｅｓ逡逑由圖３．１、３．２可看出呢，單壁碳納米管王次低溫氮暇附實(shí)驗(yàn)的吸附等溫線非常逡逑接近，多壁碳納米管兩次低溫氮吸附等溫線幾乎重合，山此可認(rèn)為橡吸附化的實(shí)驗(yàn)逡逑－３３邋－逡逑
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD713

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本文編號(hào)：2518238