電化學(xué)強(qiáng)化無(wú)煙煤瓦斯解吸滲流特性及其機(jī)理研究.pdf

1、針對(duì)我國(guó)煤瓦斯儲(chǔ)層低滲透、強(qiáng)吸附的特征和目前采用的鉆孔、割縫、致裂等卸壓方法以及加電場(chǎng)、電磁場(chǎng)、振動(dòng)、注熱等物理方法對(duì)提高瓦斯解吸與滲流、提高瓦斯抽采率的效果與范圍受限的現(xiàn)狀，本文提出并系統(tǒng)研究了電化學(xué)強(qiáng)化無(wú)煙煤瓦斯解吸滲流特性及其機(jī)理，取得了預(yù)期效果。所進(jìn)行的工作及取得的成果主要有:
　　(1)自主研制了電化學(xué)強(qiáng)化煤瓦斯解吸滲流試驗(yàn)裝置。該裝置填補(bǔ)了煤巖流體電動(dòng)滲流試驗(yàn)裝置的空白，基于電滲理論提出了電化學(xué)強(qiáng)化煤瓦斯解吸滲流試驗(yàn)方

2、法，為模擬三軸應(yīng)力下電滲驅(qū)動(dòng)煤巖中液體流動(dòng)并攜帶氣體運(yùn)移的研究提供了一種新的手段。
　　(2)完成了電化學(xué)改變煤孔裂隙結(jié)構(gòu)的多尺度測(cè)試。采用多種方法測(cè)試了不同電解液濃度和電位梯度等條件改性后煤樣的比表面積、平均孔徑、孔隙率、裂隙連通性和裂隙數(shù)量，發(fā)現(xiàn)電化學(xué)作用降低了煤樣的比表面積、增大了孔隙率并疏通了填充礦物的孔裂隙，探明了電化學(xué)作用對(duì)煤孔裂隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，并采用分形方法表征了改性對(duì)煤孔裂隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性的影響。
　　(3)

3、進(jìn)行了電化學(xué)改變煤表面特性測(cè)試。探索了電化學(xué)作用對(duì)煤樣的潤(rùn)濕性、電動(dòng)特性和表面基團(tuán)等表面特性的影響，分析了煤毛細(xì)作用力和電動(dòng)作用力的變化，剖析了表面特性變化的微觀作用機(jī)理。
　　(4)開(kāi)展了電化學(xué)強(qiáng)化煤瓦斯解吸特性試驗(yàn)。系統(tǒng)研究了電化學(xué)作用過(guò)程中和電化學(xué)作用后煤瓦斯解吸特性的變化，發(fā)現(xiàn)煤樣的瓦斯解吸率由61.84％增至82.28％,而解吸時(shí)間縮短了3/4，分析了pH值、電解液濃度和電位梯度等對(duì)煤瓦斯解吸特性的影響規(guī)律，排列了這些因

4、素影響程度的主次順序，揭示了電化學(xué)強(qiáng)化煤瓦斯解吸機(jī)理。
　　(5)進(jìn)行了電化學(xué)強(qiáng)化煤瓦斯?jié)B透特性試驗(yàn)。詳細(xì)研究了電化學(xué)作用過(guò)程中電解液濃度、電位梯度、瓦斯壓力與體積應(yīng)力等對(duì)煤瓦斯?jié)B透特性的影響，發(fā)現(xiàn)孔隙壓力小于3MPa、體積應(yīng)力大于16MPa時(shí)煤瓦斯?jié)B流的電化學(xué)強(qiáng)化效果較顯著，滲流速度和滲透系數(shù)提高了3.12～28.57倍，并隨電解液濃度升高呈倒U型變化，隨電位梯度升高呈線性規(guī)律增大，建立了應(yīng)力場(chǎng)與電化學(xué)場(chǎng)共同作用下的煤瓦斯電動(dòng)滲