煤田地质与勘探

作者：张钰, 李勇, 王延斌, 王壮森, 赵石虎, 韩文龙,

关键词：变质程度, 小角X射线散射, 纳米孔隙特征, 分形特征, 煤化作用,

为揭示不同变质程度煤岩纳米级孔隙特征，运用小角X射线散射方法(SAXS)，采集镜质体反射率Rmax在0.31%~6.24%的15个样品，基于散射数据获取的煤岩孔隙率、孔径分布、比表面积和分形维数，讨论了煤化过程对煤岩纳米孔隙(0.3~100 nm)结构的影响，并用低温CO2和N2吸附DFT模型结果对孔径分布进行了验证。结果表明：在Rmax < 0.5 %时，煤岩孔隙率和比表面积随着变质程度的增加而增加，微孔(< 2 nm)含量增长较少，介孔(2~50 nm)和大孔(50~100 nm)含量大幅增加，煤岩表面逐渐光滑；在Rmax=0.5%~1.4%时，孔隙率和比表面积减小，各类孔隙含量均减少，煤岩表面逐渐光滑；在Rmax=1.4%~4.0%时，煤岩孔隙率和比表面积增大，微孔含量大幅增加，介孔和大孔含量近乎稳定，煤岩表面逐渐粗糙；在Rmax > 4.0%后，煤岩孔隙率和比表面积缓慢增加，微孔增长幅度变缓，煤岩表面逐渐光滑。SAXS在0.3~100 nm孔径分布(本次实验范围)中用球形形状因子与低温CO2和N2吸附结果契合度较高，煤中纳米级孔隙率及比表面积主要由微孔贡献。

来源：2021年第6期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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