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低中煤阶构造煤的纳米级孔隙分形特征及瓦斯地质意义

李凤丽; 姜波; 宋昱; 汤政 天然气地球科学 2017年第01期

摘要:利用低温液氮吸附实验,研究不同类型构造煤的孔隙结构和分形特征。研究表明:低中煤级构造煤的低温液氮吸附回线分为Ⅰ-Ⅲ类,Ⅰ类为碎裂煤孔隙,主要由一端开口及两端开口的圆筒形孔构成;Ⅱ类为片状煤和鳞片煤孔隙,主要由两端开口的圆筒形孔构成,含少量墨水瓶形孔和狭缝平板形孔;Ⅲ类为揉皱煤孔隙,主要由墨水瓶形孔和狭缝平板形孔构成。从原生结构煤到揉皱煤,大孔(〉50nm)比表面积逐渐降低,介孔(2~50nm)比表面积变化不大,微孔(〈2nm)比表面积逐渐增加,中值孔径逐渐减小;纳米孔孔隙结构分形维数逐渐增大,孔隙系统渐趋复杂,吸附能力增强。分形维数可以有效表征构造煤变形强度及其孔隙非均质性,分形维数较高(D〉2.9)的揉皱煤,构造变形强,孔隙形态复杂,比表面积大;分形维数较低(2.6〈D〈2.9)的构造煤,如碎裂煤、片状煤等,构造变形相对较弱,孔隙形态单一。综合孔隙特征研究结果,对揉皱煤等构造煤发育区煤与瓦斯突出机制进行了探讨。

关键词:低温液氮吸附孔隙结构分形特征瓦斯地质

单位:中国矿业大学资源与地球科学学院; 江苏徐州221116; 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室; 江苏徐州221008

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