现代矿业 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (05): 222-228.
曹建军 梁双峰 代 兵
摘要: 为了揭示 CH4和 CO2在煤中吸附—解吸滞后现象的本质机理,采用巨正则蒙特卡罗 与分子动力学模拟相结合的方法,从分子尺度进行了 CH4和 CO2在煤中吸附—解吸行为的研究。 通过系统分析吸附构型、孔隙结构、能量分布和吸附热演化等多维数据,建立了完整的吸附—塑性 变形—结构滞后—吸附滞后机理链。研究结果表明:气体吸附会诱发煤基质发生显著的塑性膨 胀,且这一结构变形在解吸过程中具有不可逆性;CO2比 CH4能诱导更显著的煤基质塑性变形,这 不仅使其具有更高的吸附容量,更导致其产生更宽阔的吸附—解吸滞后回线;在解吸过程中,塑性 变形锁定的孔隙结构和深能级吸附位点极大地增强了 CO2的滞留能力。因此,传统的刚性结构模 型在研究煤对 CH4/CO2气体吸附行为时存在一定的误差,通过引入柔性模型可以更完美地揭示煤 对气体的吸附行为。