随着我国煤层开采深度不断增加，煤与瓦斯突出事故后果日趋严重，而构造煤是易发生突出的主要煤样类型之一，研究构造煤吸附瓦斯热力学特性对防治煤与瓦斯突出具有重要意义。为研究含构造煤体试样吸附瓦斯热力学特征参数影响因素，本文选用山西天池602工作面的原生煤与构造煤，研究了构造煤、原生煤及含不同质量比构造煤的孔隙结构特征，采用自主研发的构造煤吸附瓦斯热力学特性测试试验台，开展了多因素等温吸附实验，得到不同影响因素下含构造煤瓦斯吸附特征及热力学参数变化规律。主要结论如下：

（1）采用系统构建的方法，自主设计研发了煤吸附瓦斯热力学特性测试试验系统，该系统由真空脱气单元、充气单元、温度控制单元、瓦斯吸附-解吸单元、数据采集分析单元等组成。实验平台经过重复性实验测试，对比分析测试结果，具有良好的一致性，为后续研究提供了实验平台支撑。

（2）基于ImageJ软件处理SEM图像，发现原生煤相较构造煤来说，有更多的表面碎屑物。发现原生煤的孔隙面积是构造煤的1.5倍、面积孔隙率是构造煤的2倍，而构造煤的孔隙周长远大于原生煤，孔隙直径也比原生煤大。不同质量比构造煤均具有平行板狭缝型的孔隙结构特征，质量比为50%的构造煤孔隙发育程度最高。通过联孔法分析得到，质量比为50%构造煤的比表面积和体积均有2个峰值点，其数量与占比均比其它煤样高，构造煤微孔孔体积约为原生煤体积的1.4倍。

（3）通过研究不同质量比、温度、粒径和含水率因素对瓦斯吸附量的影响，发现构造煤吸附量是原生煤吸附量的1.17倍。吸附常数a值随粒径的减小而增大，随温度及含水率的增加呈减小趋势。分析各因素对吸附常数a值的敏感性，得出敏感性排序为：含水率＞粒径＞构造煤质量比＞温度。

（4）分析吸附热力学参数变化规律。结果表明：不同质量比构造煤吸附热值在26.28～35.33J∙g^-1之间，随着构造煤质量比的逐渐增加，吸附热值呈现先增大后逐渐减小的趋势。在构造煤质量比为50%时，吸附热达到最大。Gibbs自由能随着构造煤质量占比的增加呈现先减少后增加的变化规律，而吸附熵呈现与之相反的趋势；质量比为50%构造煤在不同粒径、温度和含水率吸附热值变化范围分别为9.52~12.31J·g^-1、8.85~12.14J·g^-1、8.26~10.31J·g^-1。

本人研究得到了含构造煤试样吸附瓦斯热力学影响因素的变化规律，并针对现场易突出区域进行消突应用，为实际煤层中煤与瓦斯热力学失稳而突出提供一定的理论研究基础，对保障煤矿安全生产有重要参考意义。

With the increasing depth of coal seam mining in China, the consequences of coal and gas outburst accidents are becoming more and more serious, and structural coal is one of the main types of coal samples prone to outburst. It is significant to study the thermodynamic characteristics of gas adsorption by structural coal to prevent coal and gas outburst. In order to study the influenc factors of the thermodynamic characteristic parameters of gas adsorption by structural coal samples, this work selects primary coal and structural coal in Tianchi 602 working face, Shanxi Province. The pore structure characteristics of structural coal, primary coal and structural coal with different mass ratios are studied. Meanwhile, a multi-factor isothermal adsorption experiment is carried out by using a self-developed test bench for the thermodynamic characteristics of gas adsorption by structural coal, and the gas adsorption characteristics and thermodynamic parameters change rules of structural coal under different influencing factors are obtained. The main conclusions are as follows:

(1) Using the method of system construction, we independently designed and developed a test system for thermodynamic characteristics of coal-adsorbed gas, which consists of vacuum degassing unit, aeration unit, temperature control unit, gas adsorption-desorption unit and data acquisition and analysis unit. The experimental platform has been tested repeatedly, and the test results are compared and analyzed, which has good consistency and provides experimental platform support for this study.

(2) Based on the SEM images processed by ImageJ software, it is found that primary coal has more surface debris than structural coal. The quantitative results show that the pore area and area porosity of primary coal are 1.5 times and 2 times that of structural coal, while the pore circumference and pore diameter of structural coal are larger than that of primary coal. It is shown that the structural coals with different mass ratios all have the characteristics of parallel plate slit pore structure, and the structural coals with 50 mass ratio have the highest degree of pore development. Through the analysis of combined pore method, it is illustrared that the specific surface area and volume of structural coal with a mass ratio of 50% have two peak points, the number and proportion of which are higher than those of other coal samples, and the micropore volume of structural coal is about 1.4 times that of primary coal.

(3) By studying the effects of different mass ratio, temperature, particle size and moisture content on gas adsorption capacity, it is found that the adsorption capacity of structural coal is 1.17 times that of primary coal. The value of adsorption constant A increases with the decrease of particle size, and decreases with the increase of temperature and water content. The sensitivity of each factor to the value of adsorption constant A is analyzed, and the order of sensitivity is water content > particle size > structural coal quality ratio > temperature.

(4) The variation law of adsorption thermodynamic parameters is analyzed. The results show that the adsorption calorific value of structural coals with different mass ratios is between 26.28 and 35.33 J·g^-1. With the increasing of structural coals, the adsorption calorific value first increases and then gradually decreases. When the mass ratio of structural coal is 50%, the adsorption heat reaches the maximum. Gibbs free energy first decreases and then increases with the increase of structural coal mass ratio, while adsorption entropy shows the opposite trend. The adsorption calorific value of 50% structured coal varies from 9.52 to 12.31J·g^-1, 8.85 to 12.14J·g^-1 and 8.26 to 10.31J·g^-1 at different particle sizes, temperatures and moisture contents, respectively.

To sum up, the variation law of thermodynamic influencing factors of gas adsorption by structural coal samples is obtained, and the outburst elimination application is carried out for the easily outburst areas in the field, which provides a certain theoretical research basis for the outburst of coal and gas thermodynamic instability in actual coal seams and has important reference significance for ensuring coal mine safety production.

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