本文關(guān)鍵詞：煤層孔隙水中瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究

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【摘要】：部分煤層頂?shù)装鍘r層中含有裂隙水,當(dāng)穿層鉆孔溝通了煤層和頂?shù)装搴?裂隙中的水會(huì)進(jìn)入煤層中。在瓦斯抽采過(guò)程中,瓦斯除了在煤層裂隙中依靠壓力梯度驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)移;也在煤的裂隙水中依靠濃度梯度作用下擴(kuò)散運(yùn)移。這種運(yùn)移方式前人研究較少。本論文構(gòu)建了瓦斯在水中,煤孔隙水中的擴(kuò)散運(yùn)移實(shí)驗(yàn)裝置。開(kāi)展了甲烷在水中及煤孔隙水中擴(kuò)散實(shí)驗(yàn),研究了溫度、壓力、礦化度、表面活性劑等因素對(duì)甲烷擴(kuò)散運(yùn)移的影響。(1)建立了甲烷在水中和煤孔隙水中的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)測(cè)試氣室中甲烷濃度的變化,繪制甲烷濃度隨時(shí)間的曲線。通過(guò)建立的擴(kuò)散系數(shù)求解模型,求解甲烷的擴(kuò)散系數(shù),得出甲烷擴(kuò)散變化規(guī)律。(2)溫度越高,測(cè)得甲烷濃度值越小,甲烷擴(kuò)散系數(shù)越大。溫度升高,水中的甲烷溶解降低,使得水中甲烷濃度降低;水的粘度降低,減小了甲烷在水中的擴(kuò)散阻力,促進(jìn)甲烷的擴(kuò)散。氣體壓力越大,進(jìn)入到水中的甲烷就越多,水中的甲烷濃度就越大,濃度差越大,擴(kuò)散越快,擴(kuò)散系數(shù)越大。通過(guò)建立的甲烷擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型模擬了溫度和壓力對(duì)甲烷擴(kuò)散的影響,與實(shí)驗(yàn)所得影響規(guī)律一致。(3)水中礦化度越大,測(cè)得甲烷濃度就越低,擴(kuò)散系數(shù)就越小,擴(kuò)散系數(shù)與礦化度成負(fù)相關(guān)關(guān)系。礦化度降低水的效間隙度和水合分子數(shù)量,減小甲烷分子擴(kuò)散通道和載體,從而降低了甲烷在水中的擴(kuò)散。(4)測(cè)得甲烷濃度隨著表面活性劑濃度的增加而增加,但增量不斷的減小。甲烷在水中擴(kuò)散系數(shù)隨著表面活性劑濃度成正相關(guān)。表面活性劑可以降低水的表面張力和表面自由能,使得水中甲烷濃度增加,促進(jìn)甲烷擴(kuò)散。(5)煤層孔隙水中甲烷的擴(kuò)散相較純水中擴(kuò)散時(shí)間明顯要長(zhǎng),擴(kuò)散系數(shù)較小。甲烷在煤孔隙水中擴(kuò)散受到孔隙骨架、孔隙度、曲折度影響。甲烷的擴(kuò)散系數(shù)隨著孔隙度的增加而增大。煤樣孔隙度越大,擴(kuò)散通道越大,擴(kuò)散阻力越小,甲烷擴(kuò)散就越快。甲烷的擴(kuò)散系數(shù)與孔隙度的關(guān)系如下所示:De=0.93×10~(-9)·φ~(1.2)
【關(guān)鍵詞】：甲烷擴(kuò)散運(yùn)移 甲烷溶解 甲烷濃度 擴(kuò)散系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 變量注釋表15-16
• 1 緒論16-25
• 1.1 研究背景和意義16-17
• 1.2 研究現(xiàn)狀及問(wèn)題分析17-23
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和方法23-25
• 2 甲烷在水溶液中運(yùn)移理論25-34
• 2.1 甲烷在水溶液中溶解機(jī)理25-30
• 2.2 甲烷在水溶液中擴(kuò)散機(jī)理30-32
• 2.3 本章小結(jié)32-34
• 3 甲烷在水溶液及孔隙水中擴(kuò)散運(yùn)移實(shí)驗(yàn)裝置34-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置35-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)流程37-39
• 3.4 甲烷擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算方法39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 4 甲烷在水溶液中擴(kuò)散的數(shù)值模擬43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 甲烷擴(kuò)散物理模型建立43-45
• 4.3 甲烷擴(kuò)散幾何模型45-46
• 4.4 甲烷擴(kuò)散數(shù)值模擬結(jié)果及分析46-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 5 甲烷在水溶液和煤層孔隙水中的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)56-69
• 5.1 引言56
• 5.2 甲烷在水溶液中擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)56-65
• 5.3 甲烷在煤層孔隙水中擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 6 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 主要結(jié)論69-70
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)70
• 6.3 研究展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 作者簡(jiǎn)歷76-78
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集78

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