新疆矿区中低阶煤全孔径孔隙结构特征的实验研究

发布时间：2020-06-13 19:54

【摘要】：新疆矿区煤炭资源丰富,主要以中低阶煤为主。煤体瓦斯主要赋存于煤体孔隙,孔隙结构影响煤体吸附解吸特性。论文选择新疆矿区8个典型煤样,通过实验测试、理论分析,研究了新疆矿区中低阶煤全孔径孔隙特征。通过低温氮吸附实验和高压压汞实验,测试得到中低阶煤的孔隙类型及特征参数;得出低阶煤微孔占比较大,含有大量墨水瓶形孔和楔形孔等半开放形孔,中阶煤过渡孔占比大于低阶煤,孔隙类型多为圆筒形孔和狭缝形孔等开放形孔;与中阶煤相比,低阶煤开放性孔隙更加发育,孔隙间连通性更好。根据低温氮吸附法和高压压汞法实验结果,以及两种方法在测试孔隙特征参数的差异,提出了中低阶煤样孔隙全孔径联孔原则,并得出两种煤样的联孔段参数。孔隙直径小于联孔段,用氮吸附法对孔隙参数测定;孔隙直径大于联孔段,用压汞法对孔隙参数进行测定。低阶煤全孔径段孔隙比表面积分布主要以微孔为主,而中阶煤受微孔和过渡孔共同影响;中、低阶煤全孔径段孔隙体积均以中孔及大孔为主。应用分形理论,对新疆矿区实验用中低阶煤的孔隙分形模型进行优选,得到中低阶煤全孔径综合分形维数,与中阶煤相比,低阶煤孔隙更加发育,具有更强的非均质性。探讨了综合分形维数与煤质组成成分、显微组分、孔隙结构的关系,并通过主成分分析法对各因素的影响程度进行了排序,得到孔隙结构对实验煤样全孔径综合分形维数有显著影响,显微组分、煤质组成成分对其影响相对较小。
【图文】：

孔隙连通,成因,形态分类,开放程度

994） >450 50-450 15-50 <15隙的成因分类成气、储气和渗透性可直接由煤中孔隙的成因类型和发育特征反的成因，对大量的实验样品进行了实验研究[5-7]，得出了不同孔隙煤样进行扫描电镜实验，分类如图 1.1 所示。

示意图,示意图,物理化学方法,吸附回线

如图 1.3 所示。圆柱形孔墨水瓶形孔楔形孔图 1.3 不同形状孔示意图1.2.1.2 煤的孔隙特征的测试方法用来测试煤体结构的方法有三种，第一种为物理方法，第二种为化学方法，第三种为物理化学方法。物理测试方法主要有：压汞法[11-14]、气体吸附、脱附法[15-17]、X 射线衍射法（XRD）[18]、红外光谱法（IR）[19]、扫描电子显微镜（SEM）[16, 20, 21]、高倍透射电子显微镜（HRTEM）[22]、小角中子衍射法（SANS）[23]、小角散射法（SAXS）[24, 25]、CT 成像技术（X-CT）[26, 27]和核磁共振技术（NMR）[28-30]等。煤体的表面信息和内部结构信息可以由若干方法得到，如压汞法、气体吸附脱附法、扫描电子显微镜等；X 射线衍射法可以用来测定煤的晶体结构等信息。化学方法主要包括高倍透射电镜（HRTEM）以及铑离子的催化氧化反应（RICO）等方法，主要用途是探究煤体的化学结构。物理化学方法[31]，有代表性的是使用溶剂抽提方法，该方法通过研究煤中可溶物质在溶剂中的表现，，来确定煤的化学结构及煤中组分对煤体结构的影响。（1）单一方法在研究孔隙结构方面，国内外学者运用各种方法做了大量研究。陈萍等[32]将煤的吸附回线进行了分类并根据吸附回线类型分析出对应的孔形结构特征。张素新等[33]通过行
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD712

【参考文献】