陳 陽(yáng)

(洛陽(yáng)義安礦業(yè)有限公司,河南 新安 471821)

影響煤與瓦斯突出的因素有很多，其中煤體自身的性質(zhì)是最基礎(chǔ)的一項(xiàng)。眾所周知，煤的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的煤質(zhì)，孔隙結(jié)構(gòu)千差萬別。煤的孔隙可分為微孔、介孔和大孔[1-2]，這些孔的具體分布情況對(duì)煤體瓦斯含量、煤與瓦斯突出情況有著重要影響[3]，因此，掌握煤樣的孔徑分布情況，對(duì)礦井實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)煤與瓦斯突出防治都有著重要意義。本文以洛陽(yáng)義安礦業(yè)有限公司突出礦井正村煤礦突出區(qū)域和非突出區(qū)域煤樣為研究對(duì)象，在對(duì)煤樣工業(yè)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，通過貝士德3H-2000PS4型“靜態(tài)容量法”比表面及孔徑分析儀采用低溫氮吸附法對(duì)兩種煤樣的孔徑分布進(jìn)行專業(yè)測(cè)試，并對(duì)比表面積、孔體積等重要參數(shù)進(jìn)行分析，旨在通過對(duì)比得到突出礦井中突出區(qū)域與非突出區(qū)域煤樣的孔徑分布之間的差異，為礦井在實(shí)際生產(chǎn)過程中的煤與瓦斯突出防治提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持。

1 樣品采集及測(cè)試

測(cè)試使用的煤樣采自正村煤礦，分別取突出區(qū)域和非突出區(qū)域煤樣各1塊，用保鮮膜嚴(yán)密包裹，以杜絕氧化，在惰性環(huán)境下分別將其破碎，并用專用篩子篩選40～60目的煤樣各200 g，保存?zhèn)溆谩?/p>

各取適量煤樣，利用HNGYFX-610型自動(dòng)工業(yè)分析儀測(cè)量其水分、灰分及揮發(fā)分得到表1數(shù)據(jù)，用分析儀分別測(cè)量?jī)煞N煤樣的比表面積和孔徑，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)比分析。

2 測(cè)試結(jié)果及分析

2.1 比表面積分析

計(jì)算煤比表面積的方法有Langmuir法、 BET多點(diǎn)法、BET單點(diǎn)法、T-plot法、STSA法等，本文采用BET多點(diǎn)法，得到表2所示的煤樣的比表面積。

表1 煤樣工業(yè)分析 %

煤樣水分Mad灰分Aad揮發(fā)分Vad非突出煤樣 0.4211.3114.72突出煤樣 1.9215.9819.22

表2 煤樣比表面積

由表2可以看出，突出煤樣的比表面積較非突出煤樣大。這是由于在發(fā)生突出時(shí)，煤體受到的瞬時(shí)破壞強(qiáng)度較大，對(duì)煤體內(nèi)部原有的孔隙結(jié)構(gòu)造成破壞，使得煤樣的比表面積增大[4]。

2.2 孔徑分析

孔徑分析方法有BJH法、MK-plate法、T-plot法、DR 法、Horvaih-Kawazoe法、DFT法等，本文采用BJH法得到圖1所示的孔體積變化曲線，在同樣的孔徑下，突出煤樣的孔體積均大于非突出煤樣的孔體積，這是由于突出煤樣的比表面積較非突出煤樣大，而較大的比表面積體現(xiàn)在孔徑更多的微孔和中孔的分布上，這就會(huì)導(dǎo)致突出煤樣的孔體積更大[5]。此外，不論是突出煤樣還是非突出煤樣，孔體積均隨著孔徑的增大而逐漸增大，并且孔體積變化曲線先陡后緩，這就說明孔體積的增長(zhǎng)速度呈現(xiàn)先增大后減小的變化過程，這也基本說明了兩種煤樣中大孔所占比例不大，而微孔和中孔是煤孔隙的主要組成部分。

圖1 煤的孔體積變化曲線

通過微分孔體積對(duì)平均孔徑作圖，得出孔徑分布圖，如圖2所示。

圖2 煤的孔徑分布曲線

兩種煤樣的微分孔體積均呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì)，此外，突出煤樣和非突出煤樣微分孔體積的最大值對(duì)應(yīng)的孔徑分別在5 nm左右和8 nm左右，這表明在所有孔徑中這是數(shù)量最多的孔，即煤樣的最可幾孔徑隨著煤發(fā)生突出而有所減小，這是由于突出煤樣的比表面積較非突出煤樣大，而煤樣的比表面積基本和孔徑呈負(fù)相關(guān)，這就導(dǎo)致了突出煤樣的最可幾孔徑較非突出煤樣有所減小[6]。

另外，從圖2中還可以看出，突出煤樣的微分孔體積在同樣孔徑條件下較非突出煤樣大，這是由于微分孔體積是孔體積對(duì)孔徑的微分，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了圖1中分析的突出煤樣在同樣孔徑條件下較非突出煤樣大。

3 結(jié) 語(yǔ)

1) 無論是突出煤樣還是非突出煤樣，孔體積均隨著孔徑的增大而逐漸增大，并且孔體積的增長(zhǎng)趨勢(shì)呈現(xiàn)先增大后減小的過程，在同樣的孔徑下，突出煤樣的孔體積均較非突出煤樣有所增大。

2) 突出煤樣的最可幾孔徑較非突出煤樣有所減小，而在同樣孔徑條件下，微分孔體積亦有所減小。