马圆
- 作品数：7 被引量：40H指数：5
- 供职机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省高等学校优秀人才支持计划辽宁省自然科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程环境科学与工程石油与天然气工程天文地球更多>>
- 基于蒙特卡洛方法的无烟煤中甲烷分子吸附量模拟研究被引量：7
- 2017年
- 瓦斯压力、温度和含水率对煤中瓦斯吸附量具有重要影响,从微观角度进行无烟煤中甲烷分子吸附量研究对准确测定煤层原始瓦斯含量、防治瓦斯灾害、保障煤矿安全生产以及开发利用煤层气能源具有重要意义.本文以山西红旗一坑无烟煤为研究对象,构建了无烟煤大分子结构模型,采用巨正则系综蒙特卡洛方法(GCMC),通过288~308 K下对甲烷分子吸附热计算,验证了模型有效性,据此分析了瓦斯压力、温度和含水率对无烟煤中甲烷分子吸附量影响规律.研究结果表明:(1)温度和含水率一定时,随瓦斯压力增加,无烟煤中甲烷分子吸附量与Langmuir吸附模型一致;(2)含水率和瓦斯压力不变条件下,无烟煤中甲烷分子吸附量随温度升高线性减少,瓦斯压力在0.01~8 MPa范围内,随着瓦斯压力增加,温度对无烟煤中甲烷分子吸附量影响程度先减小后增大;(3)含水率在0~6.494%范围内,无烟煤中甲烷分子吸附量随含水率增加线性减少.
- 唐巨鹏马圆田虎楠
- 关键词：蒙特卡洛方法无烟煤甲烷分子吸附量
- 基于NMR技术煤系页岩瓦斯解吸特性试验研究被引量：1
- 2017年
- 煤系页岩瓦斯微观解吸机理研究,对煤田区域煤系页岩瓦斯高效安全开采具有重要意义.基于核磁共振(简称NMR)无损检测技术,以典型高瓦斯矿井阜新清河门矿煤系页岩为例,将页岩试样放入低场核磁共振仪夹持器腔体中,通过先吸附,后降低瓦斯压力,模拟煤系页岩瓦斯解吸过程.以核磁共振T2谱幅值积分定量化表征瓦斯解吸量,以核磁共振横向弛豫时间T2均值减小幅度定量化表征煤系页岩孔隙结构收缩变形程度,从微观角度定量研究煤系页岩瓦斯解吸过程中吸附态和游离态瓦斯变化规律.研究结果表明:吸附态和游离态瓦斯核磁共振谱范围可以通过两个横向弛豫时间截止阈值定量划分;吸附态瓦斯量与瓦斯压力符合朗格缪尔等温吸附方程,游离态瓦斯量与瓦斯压力呈线性函数关系;随瓦斯压力降低,煤系页岩微孔隙结构收缩为原孔隙平均半径0.39倍,中-大孔隙结构收缩为原平均孔隙半径0.25倍.
- 唐巨鹏田虎楠马圆孙胜杰李卫军
- 关键词：NMR瓦斯解吸
- 煤变质程度对CH_4吸附行为影响研究被引量：11
- 2018年
- 为分析变质程度对CH_4吸附行为的影响,构建了肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤等5种不同变质程度煤的大分子结构模型,采用巨正则系综蒙特卡洛方法(GCMC)研究了CH_4在5种不同变质程度煤中的吸附行为。研究结果表明,CH_4吸附能力强弱顺序为无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤,均为范德华能与静电能的相互作用,且吸附相稳定性差别不大;CH_4分子吸附量均随温度增加线性减少,减少幅度相近;CH_4分子吸附量均随含水率增加而线性减少,且煤变质程度越低,含水率对其CH_4分子吸附量影响越大;CH_4与H_2O同时吸附时,均呈现CH_4分子吸附量极小,且不再符合Langmuir等温吸附特征现象。煤层瓦斯含量与煤变质程度有关,受水分影响较大,且煤变质程度越低影响越显著,温度改变对不同变质程度煤层瓦斯含量影响几乎相同。
- 唐巨鹏马圆田虎楠孙胜杰
- 关键词：变质程度煤CH4蒙特卡洛方法
- 煤中CH_(4)扩散影响因素的分子动力学分析被引量：7
- 2021年
- 为从微观角度分析煤中甲烷扩散影响因素,以孙家湾、大同、双鸭山3种煤样为研究对象,基于XRD衍射试验结果,构建3种煤大分子结构模型,采用分子动力学模拟方法,研究压力、温度、CO_(2)、H_(2)O对CH_(4)分子在煤中扩散的影响,揭示了不同影响因素下煤中CH4扩散系数变化规律。研究结果表明:压力增加,CH4分子在3种煤中扩散系数先减小后趋于稳定,当压力增大到一定值后孙家湾、大同、双鸭山3种煤中CH4分子扩散系数将分别稳定于1.084×10^(-8)、0.770×10^(-8)、1.137×10^(-8)m^(2)/s;相同压力条件下,3种煤中CH4分子扩散速率由大到小顺序为双鸭山煤、孙家湾煤、大同煤。温度升高,CH4分子在3种煤中的均方位移均增大,有利于其扩散,不利于其吸附;温度变化对CH4分子在3种煤中扩散速率影响程度由大到小为孙家湾煤、双鸭山煤、大同煤。在一定范围内,水体积分数增加对CH4分子扩散具有阻碍作用,含水饱和度增加对孙家湾与大同煤中CH4分子扩散速率影响较大,对双鸭山煤中CH4分子扩散速率影响较小,注水采气法对孙家湾煤矿与大同煤矿更有效。随CO_(2)体积分数增加,CH4分子扩散系数减小。CO_(2)对煤中CH4分子扩散抑制作用由强到弱为大同煤、孙家湾煤、双鸭山煤。与H_(2)O相比,CO_(2)对CH4分子在煤层中的扩散抑制作用更强,从分子动力学扩散系数角度表明煤层注CO_(2)采气法更有效。
- 唐巨鹏邱于曼马圆
- 关键词：甲烷分子动力学煤
- 煤系页岩瓦斯吸附-解吸特性核磁共振实验研究被引量：10
- 2017年
- 吸附态和游离态瓦斯变化规律能为煤系页岩瓦斯安全高效抽采提供技术参考,常规实验方法难以实现对吸附态和游离态瓦斯变化规律的独立表征。以阜新盆地清河门矿煤系页岩为例,采用低场核磁共振技术对煤系页岩粉试样进行瓦斯吸附-解吸实验,并提出以核磁共振T_2(横向弛豫时间)谱幅值积分作为瓦斯含量定量表征指标。实验表明:吸附-解吸过程T_2谱曲线有3个特性峰,对应3个横向弛豫时间截止阈值;吸附态瓦斯量与瓦斯压力符合朗格缪尔方程,而游离态瓦斯量与瓦斯压力呈线性关系;吸附态瓦斯解吸过程具有明显滞后性,且存在7.26 MPa临界滞后瓦斯压力,而游离态瓦斯吸附和解吸过程近似可逆,无明显滞后性。
- 唐巨鹏田虎楠马圆
- 关键词：瓦斯吸附-解吸核磁共振T2谱
- 煤中CH4扩散影响因素的分子动力学分析
- 为从微观角度分析煤中甲烷扩散影响因素,以孙家湾、大同、双鸭山3 种煤样为研究对象,基于XRD 衍射试验结果,构建3 种煤大分子结构模型,采用分子动力学模拟方法,研究压力、温度、CO2、H2O 对CH4分子在煤中扩散的影响...
- 唐巨鹏邱于曼马圆
- 关键词：甲烷分子动力学煤
- 突出煤层瓦斯吸附解吸特性核磁共振谱试验研究被引量：7
- 2017年
- 随着深部开采的推进,煤与瓦斯(甲烷)突出已成为安全高效采矿的重大隐患,煤中瓦斯赋存运移微细观作用机制试验研究至关重要。采用核磁共振T_2谱技术,以阜新盆地孙家湾矿高瓦斯高突煤层为例,试验研究煤样瓦斯吸附解吸核磁共振谱,模拟煤层瓦斯赋存和运移全过程。结果表明,吸附态、游离态和自由态瓦斯核磁共振T_2谱范围可由不同T_2截止阈值定量划分;吸附过程和解吸过程中,吸附态瓦斯量与瓦斯压力的关系符合朗格缪尔方程,而游离态瓦斯量与瓦斯压力成线性关系;吸附态瓦斯解吸过程表现出一定滞后性,且存在5.5 MPa临界滞后压力,游离态瓦斯解吸过程无明显滞后性。
- 唐巨鹏田虎楠马圆
- 关键词：突出煤层吸附解吸
