【摘要】：為提高煤層氣的采出率,通過酸液浸泡對煤樣改性,利用高壓壓汞法對改性后煤樣微觀結(jié)構(gòu)進行表征,并利用高溫高壓吸附儀對煤樣瓦斯吸附規(guī)律開展試驗研究。結(jié)果表明:酸液浸泡后煤樣的退汞效率提高、總的孔容增加、比表面積減小,相應微孔的孔容比例和比表面積均減小;酸改性后的煤樣吸附瓦斯量減少,即改性后煤樣降低了瓦斯的吸附能力。
【圖文】：

第48卷第5期2017年5月SafetyinCoalMinesVol.48No.5May.20171.3.2孔體積和比表面積結(jié)果分析不同處理煤樣壓汞法孔體積、比表面積分布見表1。由表1知，3種不同處理煤樣孔體積：酸浸泡>水浸泡>未處理。酸液改性煤樣總體積相較于原煤未處理和水浸泡煤樣分別增加9%和6.2%。酸液處理后的煤樣孔體積增加，有利于瓦斯氣體在煤孔隙中的運移。3種煤樣的總比表面積：未處理>水浸泡>酸浸圖1不同煤樣進退汞曲線泡，微孔和小孔比表面積之和均占95%以上。相較原煤，水處理煤樣比表面積變化不大，酸處理煤樣微孔和小孔比表面積比例均降低19%�？芍嵋簩⑽⒖赘g為小孔，微孔的比表面積明顯減少。2酸液改性煤的吸附試驗2.1試驗儀器采用北京金埃譜公司生產(chǎn)的Hsorb2600型高溫高壓吸附儀。運用靜態(tài)容量法，首先將樣品置入樣品管中，充入標定用的惰性氣體來標定樣品及容器所占的體積，后將吸附質(zhì)氣體充入并自動擴散至樣品管中，隨著壓力的不斷增加，樣品吸附的氣體量不斷變化，當吸附平衡后主機會自動記錄下此時壓力值下的吸附量。然后再次向吸附管中充入吸附質(zhì)氣體增加到設定的壓力，待再次吸附平衡，重復上述操作，直到達到預期的最大壓力值。對吸附量對表1不同處理煤樣壓汞法孔體積、比表面積分布存，記為水浸泡煤樣。第3份煤樣放置于提前配好的體積濃度為10%鹽酸溶液中浸泡48h，后放在50℃的干燥箱干燥12h并密封保存，記為酸浸泡煤樣。1.2試驗方案稱取0.3g左右的煤樣放入高壓管內(nèi)進行壓汞試驗。首先將高壓管置于低壓站，以較低的壓力將汞液壓入煤的裂隙和大孔中；待低壓終止再將高壓管轉(zhuǎn)移到高壓站，此時較高的汞壓將汞液壓入到煤的小孔和微孔中，并進行退汞試驗；最后將低壓和高壓數(shù)據(jù)合并即為1個完整的壓汞試驗數(shù)據(jù)。均做

Vol.48No.5May.2017第48卷第5期2017年5月SafetyinCoalMines相對較高的壓力點時，煤樣的吸附量迅速增加，之后增加速度減慢直至達到平衡，進入下1個相對較高壓力點。即在壓力升高的初始時間內(nèi)，吸附量增長最快。3種不同處理煤樣吸附平衡點數(shù)據(jù)見表2。圖2不同處理煤樣的累積吸附量表23種不同處理煤樣吸附平衡點數(shù)據(jù)根據(jù)3種不同處理煤的吸附平衡點數(shù)據(jù)繪制煤樣等溫吸附線，并用Langmuir公式進行擬合（圖3），發(fā)現(xiàn)均符合Langmuir單分子層吸附模型，屬于Ⅰ型等溫線且擬合相關(guān)系數(shù)R2均大于0.99，擬合程度高。3種不同處理煤樣的飽和吸附量a大�。何刺幚�>水浸泡>酸浸泡。b是與吸附速率有關(guān)的參數(shù)，，吸附速率越快，b越大。b值大小為：未處理>水浸泡>酸浸泡。酸浸泡后，煤體吸附瓦斯速率減慢。3結(jié)論1）對原煤、水浸泡煤樣和酸液改性煤樣，利用壓汞試驗研究煤的比表面積、孔容和孔型等微觀結(jié)構(gòu)應的壓力值作圖，得到等溫吸附線。該儀器壓力控制精度達0.01%FS，控溫精度0.1℃，可實現(xiàn)恒溫條件下煤的恒壓吸附解吸測定功能。樣品管為75mm×120mm(直徑×高度)不銹鋼微焊樣品管，試驗可裝8g左右的樣品進行測試。與傳統(tǒng)儀器相比，試驗儀器密封性極好，同時該儀器可實現(xiàn)自動化操作，消除了繁瑣的人工操作及可能帶來的誤差。2.2煤樣制備取3種不同處理的煤樣7g左右放置在吸附管內(nèi)，每個煤樣做3次重復試驗。試驗溫度為30℃。設定7個試驗壓力點，依次為0.6、1、2、3、4、5、6MPa。每隔42s讀取1次數(shù)據(jù)，當連續(xù)12個讀數(shù)吸附量累加值小與0.0001cm3/g時認為吸附平衡。判斷壓力穩(wěn)定最小讀取次數(shù)為12次，保持壓力穩(wěn)定，以模擬恒壓下的瓦斯吸附。2.3試驗結(jié)果1）3種不同處理煤樣的累積吸附曲線如圖2。得出相同平衡壓力下瓦斯累積吸附


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