煤體結(jié)構(gòu)是煤與瓦斯突出防治和煤與瓦斯共采的重要地質(zhì)因素之一。為了區(qū)分煤體結(jié)構(gòu)在地應(yīng)力作用下的破壞程度,采集了淮北礦業(yè)股份有限公司桃園煤礦8283采煤工作面煤樣,基于自相似原理和實驗室內(nèi)對煤樣的加壓模擬實驗,通過煤基質(zhì)納米級孔隙在低溫氮吸附-解吸曲線上的響應(yīng)對比分析,建立了低溫氮吸附法判識煤體結(jié)構(gòu)的方法,并對淮北礦業(yè)股份有限公司桃園煤礦10號煤層內(nèi)1026和1035工作面煤體宏觀結(jié)構(gòu)及微觀孔隙發(fā)育特征進行了對比研究。結(jié)果表明,煤體微觀孔隙結(jié)構(gòu)變化與構(gòu)造煤發(fā)育程度密切相關(guān);隨著煤體破壞程度的提高,在吸附-解吸曲線上表現(xiàn)為吸附量明顯增大,納米級孔隙的比表面積和比孔容明顯增加,平均孔徑略有增加;構(gòu)造煤解吸曲線上有明顯的陡降點,而原生結(jié)構(gòu)煤的解吸曲線不具有這個特征。 

【文章來源】：地質(zhì)與勘探. 2020,56(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

桃園井田位置及地質(zhì)構(gòu)造綱要圖(據(jù)注釋(1)修改)

實驗采用美國麥克儀器公司生產(chǎn)的GeminiⅦ型全自動比表面積和孔隙分析儀，對煤的納米級孔隙結(jié)構(gòu)進行分析。實驗設(shè)備如圖2。其測試分析原理為靜態(tài)容量法，即以氮氣為吸附介質(zhì)，在液氮溫度(-195℃)環(huán)境下，N2分子進入待測樣品中，在低壓時先進行單層吸附，然后開始多層吸附;依據(jù)吸附質(zhì)凝結(jié)和充填順序，N2分子充填的過程為先充填大于N2分子直徑的最小孔隙，再充填較大一級的孔隙。

五個煤樣的低溫氮吸附-解吸曲線對比如圖3。由圖3可以看出，各煤樣的吸附曲線呈穩(wěn)步上升狀態(tài)，已知相對壓力和孔徑是一一對應(yīng)關(guān)系，即各孔段均能夠測量出明顯的吸附量，可以說明孔隙的連通性較好，且各孔段吸附量隨著孔徑的增大而增大。未加壓樣品的最大吸附量最低，只有1.78 cm3/g;隨著壓力加到10 MPa，吸附量迅速增加，達到3.34cm3/g;當(dāng)壓力加到20和25 MPa時，吸附量增加變得緩慢，達到4.3～4.5 cm3/g。分析認為，煤中的脆性物質(zhì)在外界壓力作用下產(chǎn)生破裂，形成大量的微裂隙;壓力越大，破碎的程度越高，產(chǎn)生的微裂隙越多，而且影響到的微觀尺度越小;根據(jù)中科院琚宜文等人的研究，高壓力可以影響到直徑為納米級的孔隙形態(tài)(Wang et al.,2017)，這與本實驗孔徑測量范圍1.6～170 nm的影響尺度范圍相吻合。4.2 煤的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)對比分析

【參考文獻】：
期刊論文
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