摘要：煤在变形作用过程中是否会发生化学变化而产生气体以及产气机理是长期争论的基础问题。以中煤级煤为例,进行了次高温高压变形产气实验,实验过程中尽量避免实验煤样中残存气体和可能发生热解作用对实验结果的影响。收集实验产出的气体并测试其成分,并结合不同变形条件下的煤的元素质量测试分析和红外光谱分析结果,得出:中煤级煤在发生变形作用过程中,能够产生新的甲烷气体;实验过程中,新产生甲烷气体的量受到实验温度、围压与轴压的影响,并表现出随着煤变形作用的增强而增加的趋势;随着煤变形的增强,煤结构中的C,H元素的含量和甲基含量均表现出逐渐降低的趋势。因此认为,煤在构造应力作用下发生变形时,不仅改变了煤的物理结构,而且能够改变其化学结构并产生甲烷气体,且变形越强烈,损失的C,H元素及甲基越多,产生的甲烷也越多。进一步提出构造(变形)煤中甲烷气体的赋存状态可能并非仅仅是传统观念的物理吸附,还可能存在以低键能化学键的形式赋存的化学吸附状态。

关键词：中煤级煤 变形作用 产气机理 次高温高压实验 

单位：中国科学院计算地球动力学重点实验室 中国科学院大学地球科学学院 中国地震局地震预测研究所