滲透率低、解吸速度慢是目前制約我國瓦斯抽采的主要因素。為此許多學(xué)者相繼提出了一系列強化煤層瓦斯抽采的方法,如水力壓裂、深孔爆破、高壓脈沖水射流以及注氣驅(qū)替等。近年來,電場、聲場等能引起瓦斯吸附解吸特性發(fā)生變化的外加場開始受到專家學(xué)者的關(guān)注并進行了相關(guān)研究,以期找到用于瓦斯災(zāi)害預(yù)測與防治的新方法。微波作為一種高頻電磁波,作用于煤體能夠產(chǎn)生熱效應(yīng)及電磁場效應(yīng),極有可能促進瓦斯解吸、增大煤體滲透性、改變煤體吸附解吸特性。為探討微波輻射對煤體吸附解吸特性的影響,本文采用實驗測試與理論分析相結(jié)合的方法,對微波實時加載作用下煤體解吸特性影響及其作用機理進行了研究,主要包括:(1)自行設(shè)計搭建了微波實時作用下煤中甲烷解吸實驗裝置,通過該裝置可以在煤的解吸過程中實時加載微波作用。根據(jù)微波功率的不同,實驗方案采用微波間斷加載和微波連續(xù)加載兩種方式。高功率微波(2450MHz,900W)采用間斷加載方式,低功率微波(2450MHz,低于100W)可采用連續(xù)加載方式。(2)開展了微波間斷加載下的煤的甲烷解吸實驗。限定微波功率相同,測得了其在不同加載時間的甲烷累積解吸量及解吸速率。結(jié)果表明,微波間斷加載對煤中甲烷解吸具有明顯的促進作用,且微波作用時間越長,相同解吸時間內(nèi)煤體的甲烷解吸量越大。相較于無微波作用條件,微波間斷加載作用下煤樣的甲烷累積解吸量增加了1.91~4.13倍;同時,微波間斷加載能顯著促進煤中甲烷解吸速率。(3)開展了不同功率微波連續(xù)加載作用下煤中甲烷解吸實驗,結(jié)果表明,微波連續(xù)加載能夠持續(xù)促進煤中甲烷解吸;微波功率30W、60W、90W連續(xù)加載條件下,實驗時間內(nèi)測得甲烷累計解吸量分別是無微波作用條件下的1.87倍、2.49倍、3.26倍;同時微波功率越大煤中甲烷解吸速率越快,相同時間內(nèi)累計解吸量越多。(4)采用經(jīng)典擴散模型對微波間斷加載與連續(xù)加載作用下煤中甲烷解吸動力學(xué)規(guī)律進行了分析,結(jié)果表明,微波實時加載能夠顯著提高煤體的擴散系數(shù),相較于無微波作用條件,微波實時加載作用下擴散系數(shù)增加了2.49~26.03倍;微波作用能量越大,擴散能力越強。對比分析表明,大功率微波間斷加載更有利于提高煤體的擴散系數(shù),促進煤中甲烷的解吸,能量消耗更經(jīng)濟。(5)微波實時加載對煤中甲烷解吸特性影響的作用機理表現(xiàn)為微波熱效應(yīng)及微波對煤體損傷效應(yīng)的綜合作用。通過低溫液氮吸附測定結(jié)果可知,微波作用于煤體會改變其孔隙結(jié)構(gòu)特征,使比表面積減小,煤體的吸附特性降低;平均孔徑增大,更有利于甲烷的解吸擴散;且微波作用時間越長,效果越明顯。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD712
【部分圖文】：

圖 2-2ASAP 比表面積分析儀Fig.2-2ASAP2020 specific surface area analyzerAP2020 比表面積及孔隙分析儀結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單。主要規(guī)格及技析從 0.0005m2/g 至無上限，孔徑測量范圍為 3.5am～5000 ，微

Quanta250掃描電子顯微鏡Fig.2-3Quanta250scanningelectronmicroscope

圖 2-4 GRX-9053A 型熱空氣消毒箱Fig.2-4 GRX-9053Atype dry-heat sterilization box儀器選用上海一恒 GRX-9053A 型熱空氣消毒箱。其工作環(huán)率 1100W，內(nèi)膽尺寸 420 395 350mm，外形尺寸 720 590

【參考文獻】

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1 溫志輝;代少華;任喜超;李滿貴;;微波作用對顆粒煤瓦斯解吸規(guī)律影響的實驗研究[J];微波學(xué)報;2015年06期

2 胡國忠;黃興;許家林;秦偉;;可控微波場對煤體的孔隙結(jié)構(gòu)及瓦斯吸附特性的影響[J];煤炭學(xué)報;2015年S2期

3 王南;余江龍;Arash Tahmasebi;黃峰;徐靜;;煤與生物質(zhì)微波共熱解特性實驗研究[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2015年04期

4 聶百勝;柳先鋒;郭建華;朱飛飛;;水分對煤體瓦斯解吸擴散的影響[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2015年05期

5 管偉明;張紫昭;;微波加熱煤巖裂隙變形的電-熱-固耦合模型[J];中國礦業(yè);2015年07期

6 劉彥偉;張加琪;劉明舉;李亞鵬;;水分對不同變質(zhì)程度煤粒瓦斯擴散系數(shù)的影響[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2015年06期

7 姜永東;宋曉;崔悅震;羅亞煌;覃超;;聲場作用下煤中甲烷解吸擴散的特性[J];煤炭學(xué)報;2015年03期

8 肖知國;孟雷庭;;壓力水影響煤層瓦斯解吸的試驗研究及機理分析[J];中國安全科學(xué)學(xué)報;2015年01期

9 劉松;張明旭;蔡川川;;煤微波脫硫介電性質(zhì)變化及其影響因素[J];選煤技術(shù);2014年06期

10 盧守青;王亮;秦立明;;不同變質(zhì)程度煤的吸附能力與吸附熱力學(xué)特征分析[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2014年06期

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1 張遵國;煤吸附/解吸變形特征及其影響因素研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 陳向軍;外加水分對煤的瓦斯解吸動力學(xué)特性影響研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

3 孫麗娟;不同煤階軟硬煤的吸附—解吸規(guī)律及應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

4 楊宏民;井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機理及規(guī)律研究[D];河南理工大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 代少華;微波輻照顆粒煤瓦斯吸附改性的實驗研究[D];河南理工大學(xué);2015年

2 趙勇;煤吸附/解吸瓦斯的低頻振動特性試驗研究[D];西安科技大學(xué);2011年

3 張洪良;負壓環(huán)境煤的瓦斯解吸規(guī)律研究[D];河南理工大學(xué);2011年

本文編號：2834703