基于小角X射线散射构造煤孔隙结构的研究

宋晓夏,唐跃刚,李 伟,曾凡桂,相建华

(1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;2.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083)

基于小角X射线散射构造煤孔隙结构的研究

宋晓夏1,唐跃刚2,李 伟1,曾凡桂1,相建华1

(1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;2.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083)

为研究不同变形程度构造煤的孔隙结构特征,采用小角X射线散射(SAXS)和低温氮吸附相结合的方法,分析了重庆中梁山南矿不同类型构造煤的孔径、孔体积、比表面积和表面分形维数等参数的变化规律。SAXS研究结果表明,随着煤的变形程度增强,X射线散射强度增大,煤中微孔比例增加,最可几孔径减小,孔隙表面分形维数增大,这与低温氮吸附的结果一致。但由于两种方法的测试原理不同,SAXS所测孔隙比表面积高出低温氮吸附结果1～2个数量级。

小角X射线散射;构造煤;孔隙结构;低温氮吸附;分形维数

构造煤的结构是煤矿瓦斯突出防治和煤层气开发的重要研究内容之一[1]。煤发生变形的过程中,其孔隙系统遭受不同程度的改造,从而影响煤层气的渗透性和可采性[2－5]。前人利用扫描电子显微镜、高分辨率透射电镜、压汞、低温氮吸附等方法研究了构造煤的孔隙结构,取得了丰富的成果[6－12]。就研究方法而言,使用扫描电子显微镜或高分辨率透射电镜可以直接观察到煤孔隙的形貌、类型和组合特征等,偏重于定性分析;压汞法或低温氮吸附法是比较成熟而广泛采用的方法,能够提供煤中开放孔的定量信息,但无法获得其中封闭孔的信息,因而存在一定的局限性。……