构造变形对烟煤级构造煤微孔-中孔的作用

P618.11; 煤作为一种复杂的天然多孔性固体物质,其纳米级孔隙对煤层气的储集和运移有着重大影响.我国受成煤盆地多期次构造运动影响,煤层普遍发育不同破坏类型的构造煤,构造煤纳米级孔隙结构在构造变形作用下发生重要变化,这一变化不仅影响着煤层瓦斯的储集和赋存状态,同时也对煤与瓦斯突出预测和煤层气开采具有重要意义.采集首山一矿和义安矿不同变形程度构造煤样品,基于低温液氮吸附(2 ～50 nm)和二氧化碳吸附(＜2 nm)实验,利用多重分形理论分析了构造变形对煤的微孔-中孔结构的影响.结果 表明煤样微孔和中孔均具有多重分形特征,微孔广义分形维数谱宽D10-～D10+和奇异指数α0随变形程度的增加整体...

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Published in煤炭学报 Vol. 44; no. 10; pp. 3135 - 3144
Main Authors 郭德勇, 郭晓洁, 李德全
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京,100083%中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083 01.10.2019
义马煤业集团股份有限公司,河南义马472300
Subjects
多重分形
构造变形
微孔-中孔
构造煤
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2019.0304

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Summary:P618.11; 煤作为一种复杂的天然多孔性固体物质,其纳米级孔隙对煤层气的储集和运移有着重大影响.我国受成煤盆地多期次构造运动影响,煤层普遍发育不同破坏类型的构造煤,构造煤纳米级孔隙结构在构造变形作用下发生重要变化,这一变化不仅影响着煤层瓦斯的储集和赋存状态,同时也对煤与瓦斯突出预测和煤层气开采具有重要意义.采集首山一矿和义安矿不同变形程度构造煤样品,基于低温液氮吸附(2 ～50 nm)和二氧化碳吸附(＜2 nm)实验,利用多重分形理论分析了构造变形对煤的微孔-中孔结构的影响.结果 表明煤样微孔和中孔均具有多重分形特征,微孔广义分形维数谱宽D10-～D10+和奇异指数α0随变形程度的增加整体递增,中孔则先降低后增加.弱变形阶段,微孔信息维数D1和赫斯特指数H逐渐降低而多重分形奇异谱谱宽△α逐渐增加,中孔D1和H逐渐增加而△α逐渐降低.强变形阶段,微孔D1,H和△α均没有发生明显变化,中孔D1和H明显降低,△α明显增加.分析构造煤孔隙特征与煤体破坏强度的关系,弱变形阶段,构造变形作用导致煤的微孔结构趋于复杂,孔隙连通性较差,中孔结构趋于简单,归因于官能团脱落以及应力作用下部分中孔结构的收缩.强变形阶段,微孔结构差异依然较强,中孔结构差异则由弱变强,这与强构造应力作用下形成大量的分子间孔、缺陷以及气孔有关.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2019.0304