煤吸附甲烷的性質(zhì),對(duì)煤礦安全以及煤層(成)氣的勘探都十分重要。測試煤對(duì)甲烷的吸附等溫線是通常采用的研究煤吸附性的方法。
煤吸附甲烷量一般用Langmuir方程來表示。Langmuir方程是用單分子層吸附模型推導(dǎo)出來的,在理論上,煤吸附甲烷不符合單分子層吸附模型。由于煤吸附甲烷得到的吸附量等溫線都屬于第I類吸附等溫線,所以可以用Langmuir方程來表示煤吸附甲烷量。同時(shí),Langmuir方程使用方便,兩個(gè)吸附常數(shù)a和b的物理意義明確,因而應(yīng)用廣泛。
Langmuir方程中的吸附常數(shù)a,其物理意義是:在給定的溫度條件下.單位質(zhì)量固相煤物質(zhì)飽和吸附甲烷時(shí),被吸附的甲烷體積。因而,a被稱為飽和吸附量。
在煤炭開采和勘探的深度內(nèi)(幾百米到一千米左右).煤層氣體壓力還不足以令煤的吸附達(dá)到飽和,瓦斯吸附量(Q)小于飽和吸附量(a);根據(jù)Langmuir公式:Q=abp/(1+bp ).要計(jì)算煤的瓦斯吸附量(Q),必須得到煤層氣體壓力(p)。隨著埋深的增加,在深部(約1500~2000m以下).煤的吸附氣量因煤層氣體壓力對(duì)煤的吸附氣量的影響已經(jīng)不起主要作用。根據(jù)Langmuir公式,Q可以用a來近似替代,也就是說,可以用飽和吸附量(a)當(dāng)作深部煤層的吸附甲烷含量(Q)。
飽和吸附量(a)與溫度(T)之間的相關(guān)關(guān)系為預(yù)測深部的煤層吸附甲烷含量提供了可能。若先預(yù)測到某深度的地溫和煤級(jí),選適宜的方程可以計(jì)算該處a值。此方法較適宜預(yù)測2000m以下的深部煤層吸附甲烷含量,在這樣的深度條件下,煤層甲烷含量應(yīng)該趨于飽和,而且,在這樣的深度條件下,沒有可供測試的采掘工程,勘探工程少、投入費(fèi)用高,此方法有實(shí)際意義。
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