气体分子在煤结构与煤矸石狭缝结构中的渗透扩散模拟
王文才
王鹏
曹钊
李俊鹏
内蒙古科技大学 矿业与煤炭学院,内蒙古 包头 014010
摘要：为了分析不同气体在煤矸石山中的渗透规律,构建了SO2、NO2、O2、N2 和O3 等气体分子以及煤和煤矸石狭缝的结构模型,采用巨正则蒙特卡罗方法及分子动力学模拟方法计算了 5 种气体分子在煤和煤矸石模型中不同环境下的渗透作用.研究结果表明:气体分子吸附在 2 种模型上的总能量均随着压力的升高出现先增大后趋于平缓的规律,且各气体分子以物理吸附为主,吸附能力强弱顺序为SO2>O2>O3>N2>NO2,SO2 的吸附作用最强,NO2 的扩散作用最强;通过对比各气体间的混合扩散效果,发现混合后各气体分子间出现聚集现象,且浓度分布和渗透系数大小都遵循O2+N2+SO2+NO2+O3>SO2+NO2+O3>O2+N2>单一组分气体,说明气体分子间存在一定的相互作用,利于扩散作用,削弱吸附作用,最终增强气体间的渗透能力;同时,也印证了混合气体的组分越多,各气体分子的渗透作用越强.
关键词：煤矸石狭缝巨正则蒙特卡罗分子动力学模拟扩散作用渗透能力
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52064043)国家自然科学基金(51764044)内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2020MS05010)
论文发表日期：2023-11-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 33-41 )
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