煤田地质与勘探

作者：刘和武, 吕晓雪, 侯晨亮, 熊作鹏,

关键词：构造煤, 动力变质, 孔隙结构, 分子结构, 影响机理,

目的煤中微纳米孔隙结构是瓦斯的主要赋存空间之一，探讨动力变质影响下构造煤微纳米孔隙结构的演化机制，有助于深入理解煤与瓦斯突出机理。方法综合利用CO2吸附实验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试和分子动力学，模拟研究宿州祁南矿72煤层发育的不同类型构造煤微纳米孔隙结构演化特征及机理。结果和结论结果表明：随着构造变形增强，超微孔(0.3~0.7 nm)孔径整体向小孔径方向偏移，微纳米孔隙体积分形维数和比表面积分形维数增大，非均质性增大，孔隙结构复杂度升高；分子结构测试和分子动力学模拟结果表明，脆性变形构造煤主要发生应力降解作用，煤分子结构中氢键、脂肪侧链和含氧官能团的断裂和解离促使分子结构活动性增强，并在构造应力作用下煤大分子结构初步被压缩；脆韧性和韧性变形构造煤可以发生显著的应力缩聚作用，煤中芳香结构发生旋转、折叠和重组等化学变化，形成排列更紧密的构造煤分子结构构型。因此，随着构造变形作用增强，煤大分子结构被不断压缩改变，分子结构间隙被分割，导致微纳米孔隙结构的形态和大小发生改变，孔隙复杂度升高，孔径整体向小孔径方向偏移。

来源：2024年第12期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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