低中煤级构造煤超临界甲烷吸附特性及吸附模型适用性

宋昱^1,2，姜波^1,2，李明^1,2，刘杰刚^1,2，刘和武^1,2

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院2. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室

摘 要：综合分析了低中煤级构造煤甲烷超临界吸附特性,以及常用的吸附理论及其扩展模型对构造煤的适用性。Ⅰ类模型对最大吸附量（V_m）的拟合方差平均值表现为原生<碎裂<碎斑<片状<揉皱<碎粒<鳞片<糜棱煤,其中T和L-F对原生煤和脆性构造煤的V_m拟合效果较好。Ⅱ类模型对构造煤V_m的拟合方差高于Ⅰ类模型,其中T-BET-1和T-BET-2不适合于鳞片煤。Ⅲ类模型的拟合方差平均值表现为:碎斑<碎裂<原生<碎粒<揉皱<鳞片<糜棱煤,拟合偏差低于Ⅰ和Ⅱ类模型,其中DR1^DR3和DA-3模型可以有效计算鳞片煤和揉皱煤的V_m。DR1^DR3可以较好的反映糜棱煤的V_m。随着构造变形的增强,Ⅲ类模型的吸附饱和度逐渐增高,由单分子层不饱和吸附（原生、碎裂、碎斑）,逐渐过渡为单分子层饱和吸附（碎粒、片状煤）,再过渡为多分子层吸附（鳞片、揉皱、糜棱煤）。原生煤及构造煤吸附势（0¹3 kJ/mol）分布均随着吸附空间的增大而逐渐降低。在达到最大吸附量时,吸附空间表现为原生≈碎裂<碎斑<碎粒≈片状<揉皱<糜棱≈鳞片煤。拟合偏差分析表明:E-L,L-F,L和T,对碎粒煤适应性最强;L,F,T和E-L适合于鳞片煤;L,F,E-L,TBET-3,DR1,DR2适合于揉皱煤;而模型F和T适合于糜棱煤。

关键词：构造煤;等温吸附;吸附模型;吸附适用性;