随着煤矿开采深度的不断增加，煤层地质结构及其吸附解吸越来越复杂，导致采掘工作面瓦斯异常涌出，瓦斯浓度超限频发，井下瓦斯赋存情况、瓦斯涌出规律不明确，严重影响了瓦斯的高效抽采，矿井瓦斯灾害事故防治成为煤与瓦斯安全共采的关键问题之一。不同坚固性系数煤样的孔隙微观结构特征明显不同，从而造成煤的瓦斯吸附特性不同，因此明确不同坚固性系数煤瓦斯吸附特性规律，对科学合理防治瓦斯灾害具有一定指导意义。
      通过开展工业分析、相对密度测定、电镜扫描、压汞及低温液氮等相关测试，研究不同坚固性系数煤样微观结构特征，得到坚固性系数越小，煤体表面越粗糙，单位空间内孔、裂隙越发育；比表面积、孔容值逐渐减小，比表面特征分积均以纳米级孔隙贡献为主，煤样孔隙特征分形维数与坚固性系数呈负相关关系，孔隙微观结构越复杂。采用HCA高压容量吸附法装置，并结合Materials studio模拟软件从分子结构研究不同温度、压力下的吸附特性，得出随着坚固性系数增大，当温度相同时，瓦斯吸附量、晶胞超额吸附量逐渐减小；当温度升高时，同一煤样吸附量逐渐降低，即在同一孔径下甲烷吸附量随着煤坚固性系数增大而减少。
最终通过总结微观结构实验、吸附实验及分子模拟结果，得出坚固性系数越小，在一定孔径范围内孔隙表面分形维数越大，煤体表面越不平整，体积分形维数越大表明孔隙结构复杂，纳米孔隙在松软煤层孔隙结构中占据大部分，为瓦斯吸附提供了较大空间，瓦斯吸附能力越强，吸附规律更多与其小、微孔有关，与微孔填充原理一致。纳米级孔隙孔容的占比越高，吸附常数a值越大；变化相同的温度幅度时，坚固性系数越小的煤吸附瓦斯量更多，温度对于煤的瓦斯吸附属于敏感介质。
     研究结果为探讨煤层瓦斯赋存规律、防治煤与瓦斯安全事故方案的制定措施提供了一定理论依据。
 

     With the increasing mining depth of coal mine, the geological structure and adsorption desorption of coal seam are becoming more and more complex, which leads to abnormal gas emission in mining face, frequent gas concentration exceeding limit, unclear gas occurrence and gas emission law, which seriously affects the high efficiency of gas extraction. Prevention and control of gas disaster accident in coal and gas has become one of the key problems in coal and gas safety, The pore microstructure characteristics of different solidity coefficient coal samples are obviously different, which results in different gas adsorption characteristics of coal. Therefore, it is of guiding significance to make clear the law of coal gas adsorption characteristics with different firmness coefficients, which is of certain significance for scientific and reasonable prevention and control of gas disasters.
     Through the industrial analysis, relative density measurement, electron microscopy scanning, mercury pressure and low temperature liquid nitrogen, the microstructure characteristics of coal samples with different solidity coefficients are studied. The smaller the coefficient of solidity is, the rougher the coal surface is, the more pores and fissures develop in unit space; The specific surface area and pore volume value gradually decrease, and the specific surface feature product is mainly made up of nano pore. The fractal dimension of pore characteristics of coal sample is negatively related to the coefficient of soundness, and the more complex the pore microstructure is. The adsorption characteristics of different temperature and pressure were studied by HCA high pressure adsorption method and Materials Studio simulation software. It was concluded that with the increase of the firmness coefficient, the gas adsorption and the excess adsorption of crystal cell decreased gradually when the temperature was the same; When the temperature increases, the adsorption of the same coal decreases gradually, that is, the methane adsorption decreases with the increase of the coal solidity coefficient under the same pore size.
     Finally, by summarizing the microstructure experiment, adsorption experiment and molecular simulation results, it is concluded that the smaller the firmness coefficient is, the larger the fractal dimension of pore surface is in a certain pore area, the more uneven the coal surface is, the larger the fractal dimension of volume indicates that the pore structure is complex, the nano pore occupies most of the pore structure of soft coal seam, and there is more space for gas adsorption, The stronger the gas adsorption capacity is. The results show that the adsorption law is more related to the small and microporous, and the principle of microporous filling is consistent; The higher the proportion of pore volume of nano pore, the greater the adsorption constant a value; When the same temperature range is changed, the less the firmness coefficient is, the more the coal adsorbs gas, and the temperature is a sensitive medium for the gas adsorption of coal.
     The results provide a theoretical basis for discussing the occurrence law of coal seam gas and the measures to prevent and control the safety accidents of coal and gas.
 

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