·424 工程科学学报，第40卷，第4期 电性分为离子导电和电子导电，试验采用干燥的 吸附平衡时产生的电流和电阻率变化也不相同.由 煤样，因此主要为电子导电，在煤体吸附瓦斯的过程 电阻率的定义可知，电阻率大小受自身条件决定，与 中，产生吸附热，使得煤体温度升高，吸附热越大，煤 横截面积和长度有关.对于同质量的煤样而言，在 体温度越高.一方面，对于不良导体的煤而言，随着 同一横截面积条件下，密度越大，长度越短，电阻率 吸附的进行，煤体温度不断升高，煤中自由电子动能 越小，通过的电流大；相反，密度越小，长度越长，电 不断增加，跃迁能力增强，并按照有序方向进行运 阻率越大，通过的电流越小.己有的研究表明，煤的 动，煤的导电性增强，电阻率降低；另一方面，煤体在 电阻率随着变质程度的增加而减小四.由表1可 吸附瓦斯过程中，会发生膨胀变形，吸附热的产生进 知，无烟煤的密度最大，其次是肥煤，最后是褐煤 一步加重其膨胀变形，煤的孔隙率减小，煤的表面能 煤的粒径越大，所制的煤样密度越小.对于不同变 降低，对煤表面电子的束缚力减小，自由电子数量增 质程度的煤样而言，同质量同截面的条件下，无烟煤 加，导电性增强，电阻率降低 试样的长度最短，其次是肥煤，最后是褐煤.在吸附 由图10还可知，对于同一煤样，煤电阻率随着 平衡时，无烟煤电阻率最小，通过的电流最大，其次 煤的粒径减小和吸附量的增加而减小：对于不同煤 是肥煤，最后是褐煤：对于不同粒径的同一煤样而 样，煤电阻率随变质程度的提高而减小.这是由于 言，同质量同截面的条件下，粒径越小的煤样长度越 随着煤化作用的进行，煤中的含碳量逐渐增大，向高 短，且煤的粒径越小瓦斯吸附量越大，电阻率越小， 度缩合的石墨化结构发展0，芳香碳增多，芳香 在吸附平衡时，同质量同截面的煤样电阻率随着粒 碳交联增加，导电性增强，电阻率减小.煤的粒径越 径的增大而增大，通过的电流随着煤粒径的增大而 小，比表面积越大，吸附能力越强，产生的吸附热也 减小即同质量同截面的条件下，在吸附平衡时，煤 越多，温度变化越大，煤的电阻率越少.由此可知煤的 的粒径越小，电阻率也越小，通过的电流越大：相反， 吸附能力越强，电阻率越小：相反，电阻率越大.同等吸 煤的粒径越大，电阻率也越大，通过的电流越小 附条件下，在煤体吸附瓦斯的过程中，若吸附平衡时煤 2.3不同粒径煤吸附过程中的热电效应相关性 的电阻率越小，说明煤的吸附能力越强，相反，若吸附 由上述分析可知，煤在吸附瓦斯的过程中伴随 平衡时煤的电阻率越大，说明煤的吸附能力越弱 有明显的热电效应，且均与瓦斯吸附量大小有关，如 同温度变化一样，由于煤样密度的不同，各煤样 图11中的(a)、(b)和(c)所示 20间 6000 50 4300 5800 oT 4200 1.8 4.5 5600 4100 16 4.0 5400 4000 E14 52006 E35 3900g 5000 人 3800 1.2 3.0 4800 3700 1.0 2.5 4600 3600 4400 2.0 3500 4.4 4.6 4.8 5.0 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 △gml·g △gmL·g 9.0 6.6 (c) 85 oT 6.4 8.0 6.2 75 7.0 5.8 6.5 5.6 6.0 7.8 8.0 82 8.4 △gmL·g 图11温度和电阻率与瓦斯吸附量的关系.(a)HM:(b)FM:(c)WYM Fig.11 Relationship between temperature and resistivity with the gas adsorption quantity:(a)HM:(b)FM:(c)WYM工程科学学报，第 40 卷，第 4 期 电性分为离子导电和电子导电［19］，试验采用干燥的 煤样，因此主要为电子导电，在煤体吸附瓦斯的过程 中，产生吸附热，使得煤体温度升高，吸附热越大，煤 体温度越高． 一方面，对于不良导体的煤而言，随着 吸附的进行，煤体温度不断升高，煤中自由电子动能 不断增加，跃迁能力增强，并按照有序方向进行运 动，煤的导电性增强，电阻率降低; 另一方面，煤体在 吸附瓦斯过程中，会发生膨胀变形，吸附热的产生进 一步加重其膨胀变形，煤的孔隙率减小，煤的表面能 降低，对煤表面电子的束缚力减小，自由电子数量增 加，导电性增强，电阻率降低． 图 11 温度和电阻率与瓦斯吸附量的关系． ( a) HM; ( b) FM; ( c) WYM Fig． 11 Ｒelationship between temperature and resistivity with the gas adsorption quantity: ( a) HM; ( b) FM; ( c) WYM 由图 10 还可知，对于同一煤样，煤电阻率随着 煤的粒径减小和吸附量的增加而减小; 对于不同煤 样，煤电阻率随变质程度的提高而减小． 这是由于 随着煤化作用的进行，煤中的含碳量逐渐增大，向高 度缩合的石墨化结构发展［20--21］，芳香碳增多，芳香 碳交联增加，导电性增强，电阻率减小． 煤的粒径越 小，比表面积越大，吸附能力越强，产生的吸附热也 越多，温度变化越大，煤的电阻率越少． 由此可知煤的 吸附能力越强，电阻率越小; 相反，电阻率越大． 同等吸 附条件下，在煤体吸附瓦斯的过程中，若吸附平衡时煤 的电阻率越小，说明煤的吸附能力越强，相反，若吸附 平衡时煤的电阻率越大，说明煤的吸附能力越弱． 同温度变化一样，由于煤样密度的不同，各煤样 吸附平衡时产生的电流和电阻率变化也不相同． 由 电阻率的定义可知，电阻率大小受自身条件决定，与 横截面积和长度有关． 对于同质量的煤样而言，在 同一横截面积条件下，密度越大，长度越短，电阻率 越小，通过的电流大; 相反，密度越小，长度越长，电 阻率越大，通过的电流越小． 已有的研究表明，煤的 电阻率随着变质程度的增加而减小［22］． 由表 1 可 知，无烟煤的密度最大，其次是肥煤，最后是褐煤． 煤的粒径越大，所制的煤样密度越小． 对于不同变 质程度的煤样而言，同质量同截面的条件下，无烟煤 试样的长度最短，其次是肥煤，最后是褐煤． 在吸附 平衡时，无烟煤电阻率最小，通过的电流最大，其次 是肥煤，最后是褐煤; 对于不同粒径的同一煤样而 言，同质量同截面的条件下，粒径越小的煤样长度越 短，且煤的粒径越小瓦斯吸附量越大，电阻率越小， 在吸附平衡时，同质量同截面的煤样电阻率随着粒 径的增大而增大，通过的电流随着煤粒径的增大而 减小． 即同质量同截面的条件下，在吸附平衡时，煤 的粒径越小，电阻率也越小，通过的电流越大; 相反， 煤的粒径越大，电阻率也越大，通过的电流越小． 2. 3 不同粒径煤吸附过程中的热电效应相关性 由上述分析可知，煤在吸附瓦斯的过程中伴随 有明显的热电效应，且均与瓦斯吸附量大小有关，如 图 11 中的( a) 、( b) 和( c) 所示． · 424 ·