黔西—滇东地区不同变形程度煤的孔隙结构及其构造控制效应

煤孔隙的成因类型及其研究煤孔隙是煤层中埋藏的空气和水体，在煤层构造中广泛存在，是煤层内部组织和力学性质的重要指标。

煤孔隙的存在及其发育，对煤层的综合开发和资源利用具有重要的意义。

因此，煤孔隙成因类型及其研究一直是煤层地质实验室研究的热点之一。

煤孔隙可分为自然孔隙和人工孔隙两种。

自然孔隙由构造活动、岩石非连续性、岩石组分不均匀分布及长期热失调等因素所致，主要分布于峰顶、峰脊和陡坡等地质条件良好的地区。

人工孔隙则是利用钻探、喷射等工程技术将钻孔、爆破等人工方式开凿而成的空气和水体储集容器。

煤孔隙的成因可以归纳为构造活动、岩石非连续性、岩石组分不均匀分布和热失调四类。

构造活动包括地壳热改造、挤压变形等构造作用，对煤层产生破坏性影响，使煤层形成空洞，形成自然孔隙。

岩石非连续性体现在矿物组分或岩石结构不均匀，有利于形成孔隙。

岩石组分不均匀分布是指由于岩石物质中构成物质的含量不一致而导致的含水量差异，使得煤层中的某些区域形成显著的空洞，也会形成大量孔隙。

长期的热失调则产生了大量的煤层温度变化，造成煤层强度降低，形成孔隙。

煤孔隙的成因研究，主要采用地质实物观测、X射线衍射分析、岩石物性测试及MEIS（煤层电子显像法）测量等实验方法，以揭示煤层孔隙的多种成因。

地质实物观测，可以研究煤层孔隙构造，确定孔隙的形态及发育程度，为后续实验提供线索。

X射线衍射仪直接检测煤层中的矿物成分，从而可以分析岩石非连续性的特征和原因；岩石物性测试研究煤层在物理及化学条件下的物性参数，如煤质表征、流变性等；MEIS测量可以采集孔隙的数量和位置信息，有助于检测煤层孔隙的形态及大小。

煤孔隙的成因类型及其研究是煤层实验室最常见的研究内容，在很多煤层开发中发挥了重要作用。

煤孔隙的成因多种多样，这就需要采用多种实验技术以及深入地质的研究，以探索其成因，为煤层的开发和资源利用提供有力的技术支持。

总而言之，煤孔隙的形成多种多样，其研究也十分复杂，只有充分理解其成因，才能更好地利用孔隙本身，从而有效地开发煤层资源。

深度研究报告：不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其研究意义1. 研究目标本次研究旨在探究不同煤体结构的煤样中的孔隙结构分形特征，并分析其对煤体物理性质和工程应用的影响。

具体目标如下： - 分析不同煤体结构的孔隙结构特点；- 确定各种类型孔隙在不同类型煤中的分布特征； - 探讨孔隙结构分形特征与煤体物理性质之间的关系； - 提出针对不同孔隙结构的优化开采和利用方法。

2. 方法2.1 样品采集与制备从不同地质条件下采集具有代表性的不同类型（如无烟煤、焦化煤、褐煤等）的煤样。

将采集到的样品进行预处理，包括去除杂质、粉碎成合适粒度等。

2.2 孔隙结构表征选取合适的方法对样品中的孔隙结构进行表征，常用方法包括： - 红外光谱分析：通过红外光谱仪对煤样进行扫描，分析不同结构孔隙的红外吸收特征。

- 气体吸附法：利用比表面积仪、孔径分析仪等设备，测定煤样的比表面积、孔径分布等参数。

- 压汞法：利用压汞仪测定煤样的总孔隙体积、微孔和介孔的体积等。

2.3 分形分析采用分形理论对煤样中的孔隙结构进行分析，常用方法包括： - 盒计数法：根据盒计数法原理，通过对图像或数据进行盒子划分和统计，计算得到煤样中不同尺度下的盒数-边长关系曲线，并求取其斜率作为分形维数。

- 自相似法：通过对图像或数据进行幂律拟合，获得自相似维数和Hurst指数等参数。

2.4 数据处理与统计将实验获得的数据进行整理和处理，并运用适当的统计方法（如相关性分析、方差分析等）对结果进行验证和解释。

3. 发现3.1 孔隙结构特点通过对不同类型煤样的孔隙结构表征和分形分析，发现以下特点： - 不同类型煤样的孔隙结构存在明显差异，无烟煤中多为均匀排列的小孔隙，焦化煤中含有较多的微孔和介孔，褐煤中常见大孔隙和裂缝。

- 煤样中的孔隙结构具有分形特征，表现为自相似性和尺度效应。

不同类型煤样的分形维数存在差异。

3.2 孔隙结构与物理性质关系通过对数据处理与统计分析，得出以下结论： - 煤样中的比表面积与其孔隙结构分形维数呈负相关关系。

不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究
金霏阳;陈学习;高泽帅
【期刊名称】《煤矿安全》
【年(卷),期】2024(55)3
【摘要】为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。

结果表明:4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,变质程度越高煤样的微孔分布非均质性越强,其微小孔拥有更大的比表面积,将会为瓦斯气体提供更多的吸附位,拥有更大的解吸量;4种煤样的微孔孔径多分布在孔隙空间较为狭小的区域中,约为7~9 nm;微孔结构在弱变形作用下的非均质性明显,在此区域内,较大的孔径分布均一;但从整体看,其连通性与变质程度关系不明显且孔隙以聚集和分布不均匀为主导。

【总页数】9页(P9-17)
【作者】金霏阳;陈学习;高泽帅
【作者单位】华北科技学院矿山安全学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
【相关文献】
1.不同变质程度煤的煤岩特征及其加热动态
2.不同变质程度煤孔隙结构分形特征对瓦斯吸附性影响
3.扫描电镜下不同煤体结构煤微孔隙特征研究
4.不同变质程度煤
体瓦斯解吸迟滞特征实验研究5.西山煤田不同变质程度煤孔隙结构分形特征及影响因素研究
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煤与瓦斯突出机理和影响因素及其防治措施摘要：对现有的煤与瓦斯突出机理研究成果进行了评述，阐述了煤与瓦斯突出机理的研究思路与方法和研究现状，分析影响煤与瓦斯突出的各种地质因素。

随着矿井开采深度逐渐增加，煤层瓦斯含量也逐渐增高，煤层的透气性越低，突出危险性也相应增大，所以研究防治突出措施有重要的现实意义，并提出煤与瓦斯突出的防治措施。

关键词：煤与瓦斯突出地质构造防治措施前言：煤与瓦斯突出是采煤过程中发生的严重自然灾害之一，可在极短时间内，由煤体内部向采场、巷道等采掘空间喷出大量的煤和瓦斯，突出物会造成埋人，破坏设施，突出的瓦斯使人窒息，或引起瓦斯爆炸，造成严重的人员伤亡和矿井损毁事故。

我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家自1950年发生有记载的第一次煤与瓦斯突出现象以来，在安徽、四川、重庆、贵州、江西、湖南、河南、山西、辽宁、黑龙江等省区都发生了煤与瓦斯突出。

因此，解决矿井煤与瓦斯突出灾害问题是实现煤炭工业可持续发展的当务之急。

对于煤与瓦斯突出机理，各国研究者经过长期得到努力提出了包括瓦斯主导作用、地应力主导作用、化学本质作用和综合作用等假说，基本定性的解释了煤与瓦斯突出现象。

1 国内外研究现状1.1 国外研究现状国外关于煤与瓦斯突出机理的研究成果可以归纳为以下4个方面[1~4]：a.瓦斯主导作用假说这类假说认为煤体内存储的高压瓦斯在突出中起主要作用。

其中“瓦斯包”说占重要地位，认为“瓦斯包”是突出的动力来源。

瓦斯主导作用假说主要有：“瓦斯包”说、粉煤带说、煤空隙结构不均匀说、突出波说、裂缝堵塞说、闭合空隙瓦斯释放说、瓦斯膨胀说、卸压瓦斯说、火山瓦斯说、地质破坏带说、瓦斯解吸说等11种假说。

b.地应力主导作用假说这种假说认为煤和瓦斯突出主要是高地应力作用的结果。

高地应力包括2个方面，一方面指自重应力和构造应力，另一方面指工作面前方存在的应力集中。

地应力主导作用假说主要有：岩石变形潜能说、应力集中说、塑性变形说、冲击式移近说、拉应力波说、应力叠加说、放炮突出说、顶板位移不均匀说等8种假说。

煤的多尺度孔隙结构特征及其对渗透率的影响潘结南1,2　张召召1,2　李猛1,2　毋亚文1,2　王凯1,21. 河南理工大学资源环境学院2. 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心摘　要　煤中孔隙大小分布不均且分布范围较广，因而利用单一的方法难以对煤的多尺度孔隙结构进行有效地表征。

为此，综合运用扫描电镜、低温液氮吸附、高压压汞、恒速压汞等实验方法，对煤的多尺度孔隙结构特征进行综合分析，并揭示变质作用对煤孔体积、孔比表面积的影响，以及煤岩渗透率与孔隙结构特征参数的关系。

研究结果表明：①随煤变质程度增强，煤中纳米孔体积及孔比表面积均呈现先减小后增大的趋势，并且在R o,max为1.8%左右时达到最小值；②煤样孔隙半径、喉道半径整体均呈现正态分布，并且随着煤变质程度的增加，最大分布频率对应的孔隙半径增大；③低煤阶烟煤煤样的喉道半径分布范围最宽，最大连通喉道半径及喉道半径平均值均最大；④无烟煤煤样的喉道半径分布范围最窄且最大连通喉道半径最小；⑤低、中煤阶烟煤煤样的孔喉比分布存在着单一主峰，并且主峰对应孔喉比相对较小；⑥煤岩渗透率与孔隙度、喉道半径平均值表现出了较好的正相关关系，其与孔喉比平均值呈负相关关系，而与孔隙半径平均值的关系则不明显。

关键词　煤　多尺度孔隙结构　扫描电镜　液氮—压汞联合实验　恒速压汞　渗透率　变质程度DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2019.01.007Characteristics of multi-scale pore structure of coal and its influence on permeability Pan Jienan1,2, Zhang Zhaozhao1,2, Li Meng1,2, Wu Yawen1,2 & Wang Kai1,2(1. Institute of Resources & Environment, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454000, China; 2. Henan Col-laborative Innovation Center of Coalbed Methane and Shale Gas for Central Plains Economic Region, Jiaozuo, Henan 454000, China)NATUR. GAS IND. VOLUME 39, ISSUE 1, pp.64-73, 1/25/2019. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: Due to the uneven distribution of pore size in coal and its wide distribution range, it is difficult to effectively characterize the multi-scale pore structure of coal by a single method. In this paper, the multi-scale pore structure characteristics of coal were analyzed comprehensively by using scanning electron microscope, low-temperature liquid nitrogen adsorption, high-pressure mercury intrusion and constant-rate mercury intrusion. In addition, the effects of metamorphism on the volume and specific surface area of pores in coal were revealed, and the relationships between coal rock permeability and pore structure characteristic parameters were described. And the fol-lowing research results were obtained. First, with the increase of coal metamorphism, the volume and specific surface area of nanopores in coal decrease first and then increase, and they reach the minimum value when Ro,max is about 1.8%. Second, the pore and throat radii of coal samples are overall in the form of normal distribution. And with the increase of coal metamorphism, the pore radius correspond-ing to the maximum distribution frequency increases. Third, the samples of low-rank bituminous coal are the highest in throat radius distribution range, connected throat radius and average throat radius. Fourth, the samples of anthracite coal are the lowest in throat radius distribution range and connected throat radius. Fifth, there is a single main peak in the distribution of pore throat ratios of low- and me-dium-rank bituminous coal samples, and the pore throat ratios corresponding to the main peak is relatively low. Sixth, the permeability of coal is in a positive correlation with porosity and an average throat radius, and in a negative correlation with an average pore throat ratio, but in no obvious correlation with an average pore radius.Keywords:Coal; Multi-scale pore structure; Scanning electron microscope; Combined liquid nitrogen adsorption and high-pressure mer-cury intrusion; Constant-rate mercury intrusion; Permeability; Degree of metamorphism基金项目：国家自然科学基金项目“构造煤微裂隙结构演化特征及对煤储层渗透性控制”（编号：41772162）、河南省高校科技创新团队支持计划项目“煤层气储层物性及其地质控制”（编号：17IRTSTHN025）。

《洁净煤技术》2011年第17卷第5期贵州省煤层气地质条件及开发利用现状黄培（贵州省煤田地质局一一三队，贵州贵阳550009）摘要：贵州煤层气资源丰富，笔者在分析了贵州省煤层气地质条件的基础上，得出影响煤层气开发的主要因素是复杂的地形条件；煤层气开采成本较高，且成品价格较低；煤层气与煤炭矿权没有分离是导致煤层气不能有效利用的主要原因，解决这些问题的主要措施是尝试煤层气的井下液化，国家重点扶持大型企业等。

关键词：煤层气；贵州；地质条件中图分类号：TD845文献标识码：A文章编号：1006－6772（2011）05－0104－02收稿日期：2011－05－10责任编辑：宫在芹作者简介：黄培（1969—），男，贵州贵阳人，工程师。

1989毕业于重庆煤炭工业学校地质专业，现任贵州省煤田地质局一一三队总工办主任。

煤层气也称煤层瓦斯，它是在煤的形成过程中经过一系列复杂的生物化学作用形成的，以吸附或游离状态赋存于煤层和固岩中的自储式天然气体，属于非常规天然气［1］。

煤层气具有热值高，无污染的特点，是优质的化工原料。

合理利用煤层气不仅可以降低煤炭开采时煤层中的瓦斯含量，减少事故的发生，而且可以缓解中国目前的资源紧张。

据勘测，中国煤层气资源总量为36.8万亿m 3，其中埋深1500m 以浅的可采资源量为10.9万亿m 3。

中国煤层气资源量大于1万亿m 3的盆地（群）有9个，盆地储藏煤层气总资源量为31万亿m 3，占全国总储量的81%，其中鄂尔多斯盆地资源量9.9万亿m 3，占全国的27%［2］。

贵州煤层气储量居全国第2位，但利用效率仅为16%，由于近几年国家明令禁止高浓度瓦斯的排放，这在一定程度上促使贵州省寻找适合自己发展的煤层气利用之路。

1煤层气地质条件分析贵州主要含煤地层是上二叠统龙潭组和长兴组，该组的含水性较差，水的主要来源为大气降水，煤层与地表水以及含水层较高的地层没有直接联系，地质构造简单，仅在较浅部分与小煤矿及老窑积水有联系。