由于CO₂的温室效应导致气候变化,将CO₂注入采空区有利于防止煤自燃,同时实现CO₂封存以减少温室气体排放,具有安全和环境的双重效益。煤对气体的吸附与煤自燃、气体封存、煤层气产量等都有着直接的关系。气体成分、含水率、粒径和孔隙结构是影响煤吸附CO₂的重要因素,为了研究气体组分、含水率、粒径和孔隙结构等因素对煤吸附CO₂的影响,本文采用资料收集、理论分析和实验测试相结合的手段,开展煤对CO₂吸附影响因素实验研究。通过煤对单组分(N₂、CO₂、O₂)气体吸附/解吸实验,得出常温下,煤样对单一气体的吸附量有CO₂>O₂>N₂的规律,CO₂的吸附量分别是O₂、N₂吸附量的18倍、25倍。8419工作面煤样对N₂、CO₂、O₂单组分气体均存在解吸滞后现象。BET模型更适合描述煤对N₂、CO₂和O₂单组分气体等温吸附/解吸特性。通过在常温常压下、煤样对多元混合气体(CO₂/Ar、CO₂/空气)吸附特性实验,得出CO₂浓度低的大约在10h煤样达到吸附平衡,CO₂浓度高的大约在12h煤样吸附达到平衡。在CO₂/Ar配比气氛下和CO₂/空气配比气氛下,煤样对CO₂的吸附量均随CO₂浓度的增大呈指数函数增长。相同的CO₂体积分数下,CO₂/Ar气氛中煤样对CO₂的吸附量大于在CO₂/空气中的吸附量,且CO₂的体积分数越大,二者的差值越大,因为空气中存在O₂和N₂,会与CO₂产生竞争吸附。多元混合气体各组分间相互影响,CO₂、N₂和O₂三种气体的吸附量大小为:CO₂>O₂>N₂,CO₂占据更多的吸附位,CO₂阻碍煤样吸附O₂,有助于防止煤自燃。开展不同含水率煤样对CO₂的吸附量测试实验,得出不同含水率煤样吸附量随时间增大呈指数关系增大,吸附12h达到平衡。煤样对CO₂的吸附量随着含水率的增加呈指数关系减小的规律,减小速率先快后慢,含水率13.40%煤样的吸附量和含水率8.50%的煤样的吸附量相差不大。水分的存在会抑制煤对气体的吸附,干燥煤样对CO₂吸附量是含水率13.40%煤样的1.23倍。通过进行不同粒径煤样吸附CO₂实验,得到煤样的吸附量随着吸附时间呈指数关系增加,12h达到吸附平衡。煤样对CO₂吸附量随着粒径的增加呈指数关系减小的规律,0.13~0.11mm粒径煤样对CO₂的吸附量是0.42~0.25mm粒径煤样的1.31倍。常温常压、粒径为60~80目条件下,五个干燥煤样对CO₂的吸附,均在12h吸附达到饱和状态。通过低温CO₂吸附法、低温N₂吸附法和压汞法测试煤样的孔隙结构,对煤样的孔隙结构进行联合表征。将煤样的吸附量与其相应的各阶段孔孔容和孔比表面积数据拟合,得到煤样对CO₂的吸附量均随煤样总孔容、微孔孔容、总孔比表面积、微孔比表面积的增大呈指数关系增长,而随着大孔孔容的增长呈指数关系下降的变化规律。本文的研究为采用CO₂预防采空区自然发火、预测采空区遗煤封存CO₂和实现CO₂减排的煤火灾害低碳环保治理提供了理论基础。该论文有图36幅,表25个,参考文献92篇。