构造煤微观孔隙结构形态学特征及定量分析.docx

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构造煤微观孔隙结构形态学特征及定量分析

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王士路张开仲杜联营韩希伟王明

摘要：研究構造煤结构有助于深入理解煤与瓦斯突出易发区储层瓦斯赋存及运移规律，而从微观形态学结构角度精细定量化表征的研究相对较少。本文通过原子力显微镜、压汞法和物理吸附法开展构造煤和原生煤的三维表观形貌、孔隙发育程度、孔径分布、形态特征参数及连通特性等，旨在从本质上揭示两者微观多尺度结构差异性及对瓦斯运移的影响。结果表明：构造作用促使极限吸附量增大，煤结构整体强度降低，且气体瞬间解吸能力增强;构造煤结构表面形态特性由规则纳米孔向凹凸不平条带状微裂隙转变，脆性构造变形也导致孔隙整体呈现高粗糙度且不圆润形状;不论是原生煤还是构造煤，微孔对整体孔容和比表面积均具有重要贡献，但其对构造应力敏感程度低于介孔和大孔，其中构造煤的介孔孔容和比表面积相比原生煤增幅分别约4倍和10倍，大孔也分别提升了0.0088cc/g和

1.459m2/g;通过压汞法进退汞曲线及滞后环可知，构造煤中有效孔比例从76.95%降低至74.21%，导致气体自由运移空间降低，主要归因于由交联孔和半开放孔构成的限制型孔喉配置结构的大量存在;构造作用促使孔喉比和曲折度分别降低了约10%和0.5%，运移路径缩短且孔隙形态结构更加简单化;通过液氮吸附脱附曲线及滞后环可知，构造作用可能从本质上改变了孔隙形态结构特征，促使产生更多限制型孔隙配置关系，抑制了气体有效运移属性。关键词：构造煤;孔隙结构;表观形貌;形态学;多尺度表征：TD712

文献标志码：A

：1672-9315（2021）05-0862-10

DOI：10.13800/ki.xakjdxxb.2021.0513开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Morphologicalcharacteristicsofmicroscopicporestructure

oftectoniccoalanditsquantitativeanalysis

WANGShilu1，2，ZHANGKaizhong3，5，DULianying1，2，HANXiwei1，2，WANGMing1，4

（1.EngineeringLaboratoryofDeepMineRockburstDisasterAssessment，ShandongProvince，Qingdao266404，China;

2.TheFirstProspectingTeamofShandongBureauofCoalGeology，Qingdao266404，China;

3.IoTPerceptionMineResearchCenter，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China;

4.ShandongProvinceResearchInstituteofCoalGeologyPlanningandExploration，Jinan250104，China;

5.StateKeyLaboratoryCultivationBaseforGasGeologyandGasControl，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454003，China）

Abstract：Astudyoftectoniccoalstructurecontributestounderstandthemechanismofgasoccurrence

andmigrationintheoutburstpronearea.However，fewresearchesfocusedonfinequantitativecharacterizationfromtheperspectiveofmicroscopicmorphology.Inthiswork，AtomicForceMicroscopy（AFM），mercuryintrusionporosimetry（MIP）andphysicaladsorptionmethodwereadoptedtoexploretheapparentmorphology，poredevelopment，poresizedistribution，morphologicalparametersandconnectivityoforiginalandtectoniccoals.Theresultsshowthattec