贵州黔北地区构造煤与原生结构煤孔隙特征及分形

林华颖,田世祥,焦安军,马瑞帅，许石青

(贵州大学矿业学院，贵阳 550025)

煤炭在未来很长一段时间还将保持能源结构中的主要地位。煤的官能团间接影响瓦斯吸附，微孔和纳米孔结构决定了煤的孔隙度、渗透率及吸附能力。而研究煤炭化学和孔隙性质有利于煤矿安全开采和煤炭清洁利用。构造煤作为威胁煤矿安全生产因素之一，研究其孔隙结构与官能团结构差异对其预测和治理具有重要意义。

目前，对煤体孔隙结构与吸附特征有较多的研究。压汞法和液氮吸附法[1-4]是研究煤中孔隙最常用的两种方法。宋晓夏等[5]利用低温液氮吸附等方法对中国重庆中梁山南煤矿构造煤(tectonically deformed coals，TDCs)煤样进行分析，确定了不同孔隙的孔径分布与比表面积；Pan等[6]对封闭孔隙研究发现煤的变形使孔径分布变窄，封闭孔隙体积增大，但随着变形的增加，封闭孔隙体积占总孔隙体积的比例减小；陈向军等[7]利用Menger海绵模型分析了不同变质程度煤孔隙结构分形特征表明煤孔隙分形特征对瓦斯吸附特性具有一定的影响；Hassan等[8]通过扫描电子显微镜，低压吸附N2和CO2方法，系统地分析了孔径分布和分形维数对吸附和解吸值的影响，较小尺寸颗粒中存在主要的微中孔。由于不同种类的孔球与孔隙相连，从而可以将气体分子捕获在不同的孔结构中；Wang 等[9]基于压汞测量孔隙结构表征的分形模型进行了详细的研究，发现分形维数取决于所使用的分形模型；涂庆毅[10]研究发现构造作用首先作用在小孔，这些孔隙随着粉化程度的增大呈增加趋势，造成煤体微孔、小孔及中孔等孔隙的孔容和比表面积均出现“突增”现象；……