為了研究氣煤的孔隙的分形特征對(duì)瓦斯吸附的影響,通過低溫液氮吸附法對(duì)阜康氣煤的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試,采用FHH模型對(duì)實(shí)驗(yàn)煤樣進(jìn)行分形維數(shù)計(jì)算,運(yùn)用高壓容量法測(cè)定煤樣的吸附特性,分析了氣煤的分形維數(shù)與瓦斯吸附性能的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:表面分形維數(shù)D₁與Langmuir體積V_L呈正相關(guān),與Langmuir壓力p_L呈負(fù)相關(guān);但結(jié)構(gòu)分形維數(shù)D₂與煤樣的Langmuir體積V_L和Langmuir壓力p_L之間的相關(guān)性不明顯;通過分析可知,氣煤中孔隙結(jié)構(gòu)的分布和孔隙類型同時(shí)影響著瓦斯氣體在煤體孔隙中的運(yùn)移。 

【文章來源】：煤礦安全. 2020,51(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

低溫氮吸附脫附曲線

在計(jì)算分形維數(shù)D時(shí)，有2種計(jì)算模型：D=A+3和D=3A+3，通過低溫氮吸附實(shí)驗(yàn)計(jì)算分形維數(shù)時(shí)，將低相對(duì)壓力計(jì)算出的分形維數(shù)記為D1，高相對(duì)壓力計(jì)算出的分形維數(shù)記為D2，分形維數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3。表3中A1為相對(duì)壓力p/p0<0.5的擬合直線的斜率，A2為相對(duì)壓力p/p0>0.5的擬合直線的斜率。從表3可以看出，D=A+3模型更為符合經(jīng)典分形理論，根據(jù)經(jīng)典分形幾何理論，多孔固體的分形維數(shù)D應(yīng)在2～3之間，而采用D=3A+3模型的實(shí)驗(yàn)煤樣在高相對(duì)壓力段對(duì)應(yīng)的分形維數(shù)D2均出現(xiàn)D<2的現(xiàn)象，這是由于毛細(xì)凝聚現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，孔壁上已經(jīng)吸附一定厚度的氮?dú)夥肿訉樱谟?jì)算相對(duì)壓力時(shí)有一定的偏差，這也與李子文[12]等學(xué)者的研究相一致，D=A+3模型更為接近實(shí)際情況，因此，采用D=A+3模型。在相對(duì)壓力較低時(shí)，氮?dú)夥肿佑捎诜肿娱g作用力開始單分子層吸附進(jìn)入微孔中，作用力的大小主要與孔隙表面的粗糙程度有關(guān)，因此分形維數(shù)D1可描述煤體孔隙表面的分形特征，是氣煤孔隙表面的不規(guī)則性及氣煤的瓦斯吸附能力大小的反映，可將分形維數(shù)D1稱為孔隙表面分形維數(shù)[13]。在相對(duì)壓力較高時(shí)，氮?dú)夥肿釉诿?xì)凝聚作用下進(jìn)行多分子層吸附，作用的大小主要與孔隙的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此分形維數(shù)D2可以反映煤體的孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，代表氣煤對(duì)瓦斯吸附的難易程度，可將分形維數(shù)D2稱為孔隙結(jié)構(gòu)分形維數(shù)[14]。

將實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照Langmuir吸附模型進(jìn)行擬合，得到的Langmuir體積VL和Langmuir壓力pL，瓦斯吸附實(shí)驗(yàn)擬合結(jié)果見表4。將得到的Langmuir體積VL和Langmuir壓力pL與實(shí)驗(yàn)煤樣的分形維數(shù)進(jìn)行分析，由于不同壓力段的分形維數(shù)反應(yīng)了不同的孔隙分形特征，因此將表面分形維數(shù)D1和結(jié)構(gòu)分形維數(shù)D2分別與VL、pL進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，表面分形維數(shù)和結(jié)構(gòu)分形維數(shù)與瓦斯吸附量的關(guān)系如圖4。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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