煤中CH4扩散影响因素的分子动力学分析 论文

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，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 m2/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CO2体积分数增加，CH4分子扩散系数减小。CO2对煤中CH4分