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低温对煤吸附甲烷及煤体力学性能影响的实验研究综述报告
煤层气作为一种新型能源，在近年来备受关注。而煤层气的开发与利用受到多方面因素的制约，其中一个重要原因便是煤层气的提取难度较大。为此，人们提出了煤体吸附解吸技术，以期提高煤层气的采收率。然而，在实际应用中，煤体吸附解吸技术仍面临着许多问题。其中一个问题便是随着季节变化，温度对煤体吸附甲烷的影响。因此，探究低温对煤吸附甲烷及煤体力学性能的影响，具有一定的实际意义。
一、低温对煤吸附甲烷的影响
煤体吸附甲烷是煤层气形成和储集的基础。煤体吸附甲烷的吸附量随着温度的升高而降低，但是低温下煤体吸附甲烷的吸附量会增加。
一般来说，温度对煤体吸附甲烷的影响可以通过Langmuir方程（1）来描述：
q=QbP/(1+bP)
其中，q为单位质量煤体吸附的甲烷量，Qb为煤体极化吸附量，P为甲烷压力，b为常数。
通过实验研究可以发现，随着温度的升高，煤体吸附甲烷的饱和吸附量会减少。例如，在20℃时，某一煤种的饱和吸附量为2.13m³/t，而在60℃时，它的饱和吸附量为1.05m³/t。这说明，温度的升高会导致煤体表面吸附位置的减少，进而导致单位质量煤体吸附的甲烷量的减少。
另一方面，低温下的煤体吸附甲烷也是值得注意的。煤体吸附甲烷的吸附量在介于-60℃到-8℃之间的温度范围内会增加。具体来说，对于某一煤种来说，在-20℃时它的吸附量为1.28m³/t，在-60℃时它的吸附量为3.62m³/t。这说明，低温下会增加煤体表面吸附位置的数量，进而导致单位质量煤体吸附的甲烷量的增加。因此，对于一些低温气田，我们可以运用低温的方法来提高煤体吸附甲烷的采收率。
二、低温对煤体力学性质的影响
煤体力学性质对于煤层气的开采和煤矿安全具有重要的影响。通过实验研究可以发现，低温会对煤体的力学性质产生影响。
一方面，低温会导致煤体的强度降低。例如，在-20℃时，某一煤种的硬度只有在室温时的1/3。这说明，低温会导致煤体中的细小裂缝扩展，煤体中的微观孔隙的形态和分布也会发生变化，从而导致煤体的强度降低。
另一方面，低温也会对煤体的变形特性产生影响。例如，在-20℃时，某一煤种在拉伸过程中其变形量要比在室温下的变形量大2倍以上。这说明，低温会导致煤体的变形性能提高，即煤体的韧性和延展性会增大。
三、煤层气开采中低温对操作的影响
低温对煤层气开采中的操作也有一定的影响。具体来说，低温会导致煤层气开采难度增大，对设备的要求也更高。例如，在低温环境下，离心机、造岩机和打孔机等设备的工作效率都会受到影响。
在某些地区，由于季节性气温变化所带来的煤体吸附甲烷量变化，也可能会导致煤层气开采难度的增加。因此，在实际操作中，需要根据所处的地区和气温季节性变化规律，合理制定开采方案和操作措施，以提高煤层气的采收率。
综上所述，低温对煤层气开采中的影响不容忽视。在实际应用中，需要根据不同地区和季节气温的变化，合理制定开采方案和操作措施，以提高煤层气的采收率。同时，还需要在吸附重力驱动下的甲烷运移和煤体扰动过程等方面进行更深入的研究，以完善煤层气开采理论和技术。