中国安全科学学报

作者：李林飞, 陆卫东, 黄戈, 戴凤威

单位：1 辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁 葫芦岛 125105；2 新疆工程学院 安全科学与工程学院,新疆 乌鲁木齐 830023；3 新疆工程学院 新疆煤矿灾害智能防控与应急重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830023

关键词：甲烷(CH₄),注源气体,吸附扩散行为,扩散系数,热瓦斯发电尾气

基金：国家自然科学基金资助(52204217); 新疆维吾尔自治区重点研发任务专项项目(2022B01034-3)

为探究不同注源气体对煤中甲烷(CH4)吸附扩散行为的影响,采用巨正则蒙特卡罗(GCMC)与分子动力学(MD)方法,选取不同比例热瓦斯发电尾气(注热、多组分)、常温二氧化碳(CO2)(强吸附性、单组分)、常温氮气(N2)(弱吸附性、单组分)等3种类型气体,通过与CH4混合,注入煤体后分析吸附情况,并依据其结果,以固定CH4数量为基础,注入上述3种气体,分析其扩散行为变化。结果表明:随着注源气体积占比升高,注入CO2条件下CH4吸附量降低幅度逐渐大于热发电尾气条件,并表现出优于热发电尾气的抑制性能;而注入N2后,CH4吸附量虽有所降低,但始终远大于前两者。在扩散方面,随着注源气体积占比升高,扩散系数呈先升高后降低趋势,且系数始终大于未注气前,注源气体以促进CH4扩散为主;注入N2条件下CH4扩散系数最高且降低幅度最小,促进作用最为明显;而注CO2条件下CH4扩散系数降低幅度最大,促进作用最弱;因此,选取热瓦斯发电尾气进行CH4驱替性价比更佳。

来源：2025年第2期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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