低温氮吸附法判识构造煤的实验研究
发布时间：2021-08-19 21:18
煤体结构是煤与瓦斯突出防治和煤与瓦斯共采的重要地质因素之一。为了区分煤体结构在地应力作用下的破坏程度,采集了淮北矿业股份有限公司桃园煤矿8283采煤工作面煤样,基于自相似原理和实验室内对煤样的加压模拟实验,通过煤基质纳米级孔隙在低温氮吸附-解吸曲线上的响应对比分析,建立了低温氮吸附法判识煤体结构的方法,并对淮北矿业股份有限公司桃园煤矿10号煤层内1026和1035工作面煤体宏观结构及微观孔隙发育特征进行了对比研究。结果表明,煤体微观孔隙结构变化与构造煤发育程度密切相关;随着煤体破坏程度的提高,在吸附-解吸曲线上表现为吸附量明显增大,纳米级孔隙的比表面积和比孔容明显增加,平均孔径略有增加;构造煤解吸曲线上有明显的陡降点,而原生结构煤的解吸曲线不具有这个特征。
【文章来源】：地质与勘探. 2020,56(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
桃园井田位置及地质构造纲要图(据注释(1)修改)
实验采用美国麦克仪器公司生产的GeminiⅦ型全自动比表面积和孔隙分析仪，对煤的纳米级孔隙结构进行分析。实验设备如图2。其测试分析原理为静态容量法，即以氮气为吸附介质，在液氮温度(-195℃)环境下，N2分子进入待测样品中，在低压时先进行单层吸附，然后开始多层吸附;依据吸附质凝结和充填顺序，N2分子充填的过程为先充填大于N2分子直径的最小孔隙，再充填较大一级的孔隙。
五个煤样的低温氮吸附-解吸曲线对比如图3。由图3可以看出，各煤样的吸附曲线呈稳步上升状态，已知相对压力和孔径是一一对应关系，即各孔段均能够测量出明显的吸附量，可以说明孔隙的连通性较好，且各孔段吸附量随着孔径的增大而增大。未加压样品的最大吸附量最低，只有1.78 cm3/g;随着压力加到10 MPa，吸附量迅速增加，达到3.34cm3/g;当压力加到20和25 MPa时，吸附量增加变得缓慢，达到4.3～4.5 cm3/g。分析认为，煤中的脆性物质在外界压力作用下产生破裂，形成大量的微裂隙;压力越大，破碎的程度越高，产生的微裂隙越多，而且影响到的微观尺度越小;根据中科院琚宜文等人的研究，高压力可以影响到直径为纳米级的孔隙形态(Wang et al.,2017)，这与本实验孔径测量范围1.6～170 nm的影响尺度范围相吻合。4.2 煤的孔隙结构参数对比分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁法探测岩浆岩侵入煤层范围浅析[J]. 杨阳,温建亮,谢维,刘思琴. 地质与勘探. 2019(05)
[2]豫西寨凹隐伏岩体地球物理场特征与深部找矿预测[J]. 陈树民,秦曦,赵晓晓,王耀升,焦平,刘申芬,崔小玲,秦学业. 地质与勘探. 2019(05)
[3]多物探方法在胶东某金矿采空区勘查中的应用研究[J]. 张扬,王璐,刘智慧,刘升台,梅贞华,杜利明,林晓晖,张建波. 地质与勘探. 2019(03)
[4]基于压汞、低温N2吸附和CO2吸附的构造煤孔隙结构表征[J]. 李阳,张玉贵,张浪,侯金玲. 煤炭学报. 2019(04)
[5]老厂矿区煤体结构测井判识与分布规律[J]. 张俊杰,赵俊龙. 地质与勘探. 2019(02)
[6]瞬变电磁方法在山西某煤矿区水患调查的应用[J]. 徐晓培. 地质与勘探. 2019(02)
[7]切顶成巷采空区冒落矸石碎胀系数及侧向压力测定研究[J]. 马新根,何满潮,张良,孟琦,张飞,张家宾. 煤炭工程. 2019(02)
[8]甚低频电磁法在隐伏金属矿床定位预测中的应用——以大兴安岭西南段铜多金属矿点为例[J]. 陈伟军,郝情情,褚少雄,刘建明,刘红涛,蒋鑫. 地质与勘探. 2017(03)
[9]内蒙古老国营子金铜矿床地质-地球物理勘查与研究[J]. 陈伟军,蒋鑫,洪万华. 地质与勘探. 2016(02)
[10]大功率激电法和连续电导率测深在赤峰-朝阳金矿化集中区快速找矿评价中的应用[J]. 陈伟军,洪万华,郝情情,褚少雄,邢宝山. 地质与勘探. 2016(01)
本文编号：3352162
【文章来源】：地质与勘探. 2020,56(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
桃园井田位置及地质构造纲要图(据注释(1)修改)
实验采用美国麦克仪器公司生产的GeminiⅦ型全自动比表面积和孔隙分析仪，对煤的纳米级孔隙结构进行分析。实验设备如图2。其测试分析原理为静态容量法，即以氮气为吸附介质，在液氮温度(-195℃)环境下，N2分子进入待测样品中，在低压时先进行单层吸附，然后开始多层吸附;依据吸附质凝结和充填顺序，N2分子充填的过程为先充填大于N2分子直径的最小孔隙，再充填较大一级的孔隙。
五个煤样的低温氮吸附-解吸曲线对比如图3。由图3可以看出，各煤样的吸附曲线呈稳步上升状态，已知相对压力和孔径是一一对应关系，即各孔段均能够测量出明显的吸附量，可以说明孔隙的连通性较好，且各孔段吸附量随着孔径的增大而增大。未加压样品的最大吸附量最低，只有1.78 cm3/g;随着压力加到10 MPa，吸附量迅速增加，达到3.34cm3/g;当压力加到20和25 MPa时，吸附量增加变得缓慢，达到4.3～4.5 cm3/g。分析认为，煤中的脆性物质在外界压力作用下产生破裂，形成大量的微裂隙;压力越大，破碎的程度越高，产生的微裂隙越多，而且影响到的微观尺度越小;根据中科院琚宜文等人的研究，高压力可以影响到直径为纳米级的孔隙形态(Wang et al.,2017)，这与本实验孔径测量范围1.6～170 nm的影响尺度范围相吻合。4.2 煤的孔隙结构参数对比分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁法探测岩浆岩侵入煤层范围浅析[J]. 杨阳,温建亮,谢维,刘思琴. 地质与勘探. 2019(05)
[2]豫西寨凹隐伏岩体地球物理场特征与深部找矿预测[J]. 陈树民,秦曦,赵晓晓,王耀升,焦平,刘申芬,崔小玲,秦学业. 地质与勘探. 2019(05)
[3]多物探方法在胶东某金矿采空区勘查中的应用研究[J]. 张扬,王璐,刘智慧,刘升台,梅贞华,杜利明,林晓晖,张建波. 地质与勘探. 2019(03)
[4]基于压汞、低温N2吸附和CO2吸附的构造煤孔隙结构表征[J]. 李阳,张玉贵,张浪,侯金玲. 煤炭学报. 2019(04)
[5]老厂矿区煤体结构测井判识与分布规律[J]. 张俊杰,赵俊龙. 地质与勘探. 2019(02)
[6]瞬变电磁方法在山西某煤矿区水患调查的应用[J]. 徐晓培. 地质与勘探. 2019(02)
[7]切顶成巷采空区冒落矸石碎胀系数及侧向压力测定研究[J]. 马新根,何满潮,张良,孟琦,张飞,张家宾. 煤炭工程. 2019(02)
[8]甚低频电磁法在隐伏金属矿床定位预测中的应用——以大兴安岭西南段铜多金属矿点为例[J]. 陈伟军,郝情情,褚少雄,刘建明,刘红涛,蒋鑫. 地质与勘探. 2017(03)
[9]内蒙古老国营子金铜矿床地质-地球物理勘查与研究[J]. 陈伟军,蒋鑫,洪万华. 地质与勘探. 2016(02)
[10]大功率激电法和连续电导率测深在赤峰-朝阳金矿化集中区快速找矿评价中的应用[J]. 陈伟军,洪万华,郝情情,褚少雄,邢宝山. 地质与勘探. 2016(01)
本文编号：3352162
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3352162.html
