不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征

不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因侯锦秀;王宝俊;张玉贵;张进春【摘要】In order to investigate the evolution of the structure characteristics of micropore and mesopore of different rank coal and the cause of their formation,7 different metamorphic coal samples collected from North China Permian coal basin were tested using low-pressure nitrogen and carbon dioxide adsorption techniques respectively.The change rule of pore size distribution(PSD),pore volume(PV)and specific surface area(SSA)of micropores(pore diameter less than 2 nm) and mesopores(pore diameter lies in 2～50 nm) with different metamorphic degrees of coal were analyzed using density function theory(DFT),Dubinin-Astakdhov(DA)method,Dubinin-Radushkevich (DR) method,BET and BJH formula.Then the cause of the formation of micropores and mesopores was discussed.The results show that:PV and SSA of micropores are positively correlated with its vitrinite reflectance,the micropore with pore diameter below 2 nm is the dominant factor in coal adsorption;PSD curves of micropores are of bimodal distribution,and different coal samples have similar PSD curves,the ultramicropore has a fastest increasing amount in the micropores;PV and SSA of mesopore decrease with increase of coal rank,and its PSD show unimodal distribution.With the increase of metamorphism,BET and SSA of coal decrease firstly and then increase with "U" pattern;The formation of micropores in coal is mainly controlled by the microcrystalline parameters and the stacking structure of the aromaticlayer,while the formation of mesopores is mainly controlled by change of coal side chains and the space of basic structure unite.%为了探讨煤的微孔介孔演化特征及其成因,在华北二叠纪煤盆地,采取7个不同煤化程度的煤样,分别采用低压CO2吸附法和液氮吸附法对各煤样的纳米孔隙进行表征;基于密度泛函理论、DA(Dubinin—Astakhov)、DR(Dubinin—Radushkevich)、BET、BJH等方程计算孔隙表面参数;分析煤的微孔(孔径＜2 nm)和介孔(孔径2～50 nm)的孔径分布、孔容和比表面积随煤级变化的规律;并探讨微孔形成的主控因素及介孔的形成机制.研究结果表明:微孔孔容和比表面积与煤的镜质体反射率高度正相关,微孔在吸附中占绝对支配性主导地位;微孔孔径分布曲线呈双峰分布,不同煤级煤样的曲线形态相似,极微孔随煤级增加最快;介孔比表面积和孔容随煤级增加逐渐下降,介孔孔径分布呈单峰分布,随着煤级的增加,煤的BET比表面积先减少后增加,呈U形分布;微孔的形成应主要受控于煤的类微晶参数和芳香层片间的堆垛结构,而介孔的形成应主要受控于煤侧链的变化和煤的基本结构单元间隙.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2017(045)005【总页数】7页(P75-81)【关键词】微孔;介孔;孔径分布;演化特征;形成机制【作者】侯锦秀;王宝俊;张玉贵;张进春【作者单位】太原理工大学化学化工学院,山西太原030024;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;太原理工大学化学化工学院,山西太原030024;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TQ546.2煤是具有基质孔隙和天然裂隙双重结构的多孔物质，孔径从零点几个纳米到几百个纳米不等[1-2]。

简述煤的粘结机理及应用煤的粘结机理及其应用，是研究煤的燃烧特性、煤的加工利用和煤炭工业生产技术的重要内容。

本文将从煤的组成、煤的结构特征和粘结机理等方面入手，详细介绍煤的粘结机理及其应用。

一、煤的组成和结构特征煤是一种主要由碳、氢、氧、氮和少量硫等元素组成的岩矿类燃料。

煤的基本组成是有机质，主要包括纤维素、木质素和脂肪烃等。

此外，煤中还含有很多矿物质，如石英、黄铁矿、辰砂等。

煤的结构特征主要有以下几个方面：1. 微观结构：煤的微观结构是由纤维素、木质素和脂肪烃等有机质所组成的，具有层状结构和芳香环结构。

2. 纳米孔结构：煤中存在大量的纳米孔隙，这些孔隙对煤的质量和燃烧性能有着重要影响。

3. 矿物质分布：煤的矿物质主要以颗粒状和胶体状存在，其分布情况对煤的燃烧和加工利用起着重要作用。

二、煤的粘结机理煤的粘结是指煤在加热过程中，煤颗粒之间发生的粘结现象。

煤的粘结机理主要有两个方面：物理机理和化学机理。

1. 物理机理：煤的物理机理包括煤的熔融流动机理和煤的塑状流动机理。

煤在加热过程中，随着温度的升高，煤中的有机质开始熔融，形成煤焦沥青。

当煤焦沥青遇到高温时，由于粘度的降低和表面张力的作用，煤焦沥青开始流动，填充煤颗粒之间的空隙，从而实现煤颗粒之间的粘结。

2. 化学机理：煤的化学机理主要是指煤在高温下与气体和矿物质发生气化、燃烧和融解反应。

当煤颗粒表面暴露在气体氧中时, 煤中的氧化反应在煤颗粒表面进行，生成气体、水蒸气和灰分等产物。

这些产物在高温下经过煤颗粒表面的扩散和溶解，然后在煤颗粒内部重新结晶，形成煤的结焦及煤焦沥青等物质，实现煤颗粒之间的粘结。

三、煤的粘结应用煤的粘结应用主要体现在以下几个方面：1. 煤焦沥青制备：煤在加热过程中产生的煤焦沥青，可以用于生产沥青和煤焦油等石油化工产品，以及制备高效粘接剂和高分子材料等。

2. 煤炭燃烧：煤的粘结机理对煤炭燃烧过程有重要影响。

通过研究煤的粘结机理，可以优化燃烧工艺，提高煤炭的燃烧效率和烟气净化效果。

一、概述煤是一种重要的化石能源资源，其中孔隙结构是影响煤储层渗流性和孔隙度特征的重要因素。

孔隙结构往往是煤储层物性特征的重要指标之一，对煤储层孔隙结构的研究有着重要的理论和实际意义。

二、低温液氮吸附法在煤岩孔隙结构研究中的应用低温液氮吸附法是目前研究煤岩孔隙结构的常用方法之一。

该方法利用低温液氮在固体表面上的吸附现象，可以测定煤岩的比表面积、孔隙体积、孔隙尺寸分布等参数，从而揭示煤岩的孔隙结构特征。

三、煤岩孔隙分形特征煤岩的孔隙结构具有分形特征，表现为孔隙尺寸和形状的多样性和复杂性。

煤岩孔隙分形特征包括孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等。

煤岩孔隙结构的分形特征对其储层物性和流体运移特性有着重要的影响。

四、基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究在煤岩孔隙分形特征研究中，低温液氮吸附法被广泛应用。

通过该方法可以获取煤岩孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等参数，进而深入研究煤岩孔隙结构的分形特征和物性特征之间的关系。

通过煤岩孔隙分形特征的研究，可以揭示煤岩储层的物性特征，为煤层气勘探开发和煤矿开采提供重要的理论依据。

五、煤岩孔隙分形特征对煤层气开发的影响煤岩孔隙结构的分形特征对煤层气开发有着重要的影响。

煤岩孔隙分形特征直接影响着煤层气的储集和运移。

研究表明，孔隙分形维数和孔隙形状的分形特征与煤层气储集和运移的规律密切相关。

深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的勘探开发具有重要的意义。

六、结论基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究是煤岩孔隙结构研究的重要方法之一，对于揭示煤岩孔隙结构的多样性和复杂性具有重要的意义。

煤岩孔隙分形特征的研究不仅可以为煤储层的宏观物性和微观结构提供重要的理论依据，还可以为煤层气的勘探开发和煤矿开采提供重要的应用价值。

深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的发现和开发具有重要的实际意义。

七、煤层气开发中的挑战随着全球能源需求的不断增长和对清洁能源的需求越来越迫切，煤层气作为一种清洁能源资源受到了广泛关注。

煤炭吸水率全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：煤炭是一种重要的能源资源，广泛应用于工业生产和生活生活中。

煤炭在运输和储存过程中会受到潮湿环境的影响，导致煤炭吸水，从而影响煤炭的燃烧性能和使用效率。

煤炭的吸水率是一个重要的参数，直接影响着煤炭的质量和使用效果。

本文将就煤炭的吸水率进行探讨，从吸水率的定义、影响因素、测试方法和降低煤炭吸水率的措施等方面进行详细介绍。

一、煤炭吸水率的定义煤炭吸水率受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 煤炭的煤层性质。

不同的煤炭煤层性质不同，对水的吸收能力也不同。

一般来说，煤层孔隙度越大、孔隙结构越复杂的煤炭，其吸水率也越高。

2. 煤炭的颗粒大小。

煤炭的颗粒大小会直接影响煤炭的表面积和孔隙度，颗粒大小越小，表面积越大，吸水率也会相应增加。

3. 煤炭的粘结物含量。

煤炭中的粘结物会填充煤炭颗粒之间的空隙，减少煤炭的孔隙度，降低煤炭的吸水率。

4. 煤炭的煤化程度。

煤炭的煤化程度越高，孔隙度越小，吸水率也会相应降低。

5. 煤炭的环境湿度。

环境湿度会影响煤炭表面的水分蒸发速度，高湿度环境下煤炭吸水率会显著增加。

6. 煤炭的储存方式。

煤炭的储存方式直接影响煤炭的吸水率，密封储存和通风储存方式对煤炭的吸水率有明显的影响。

以上因素综合作用，决定了煤炭的实际吸水率。

要准确测定煤炭的吸水率，需要考虑以上因素的相互影响和综合作用。

煤炭的吸水率可以通过实验测试来测定，常用的测试方法主要有以下几种：1. 平衡法。

平衡法是最常用的测定煤炭吸水率的方法之一，通过将一定量的煤炭样品置于一定湿度的环境中，使其达到平衡状态，然后测定煤炭的湿重和干重，计算吸水率。

3. 水分仪法。

水分仪是一种专门用于测定物质水分含量的仪器，可以快速准确地测定煤炭的水分含量，是一种比较常用的测定煤炭吸水率的方法。

4. 加速寿命试验法。

通过在一定条件下模拟长期储存情况，测定煤炭在一定时间内的吸水率变化，从而评估其长期储存性能。

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。

煤体结构对煤层气吸附-解吸及产出特征的影响摘要：本文旨在探讨煤体结构对煤层气的吸附-解吸及产出特征的影响。

通过实验研究，结果表明，煤体结构对煤层气吸附-解吸及产出特征具有重要意义，主要体现在以下几个方面：1）小粒径煤体表面纳气（吸附）能力强，对于吸附和解吸有重要影响；2）煤体的结构类型、孔隙侵蚀和水分含量会影响煤层气的产出特征；3）气体流动性能与孔隙尺寸大小有关；4）煤体的结构特征会影响煤层气的吸附-解吸及产出特征。

本文研究结果为开发煤层气提供了理论基础。

关键词：煤体结构；煤层气；吸附-解吸；产出特征正文：煤体结构是影响煤层气吸附-解吸及产出特征的重要因素，通常由煤体的外部特征（如结构类型、粒度、水分含量等）和内部特征（如孔隙径、孔隙空间结构和气体流动性能等）两个方面来描述。

1. 对于煤体的小粒径，表面积比大粒径煤体更大，可以有效地提高吸附和解吸能力。

实验证明，当粒径小于0.05mm时，煤体的吸附-解吸特征变化较大。

2. 煤体的结构类型、孔隙侵蚀和水分含量均会影响煤层气的产出特征，孔洞类型越多越复杂，产出率越高；水分含量越高，煤体的渗透性越强，可以有效降低煤层气的产出。

3. 气体流动性能与孔隙尺寸大小有关，孔隙尺寸小时，气体流动受到阻碍，影响煤层气的产出。

4. 最后，煤体的结构特征会影响气体的分布，同时也会影响煤层气的吸附-解吸及产出特征。

结论：煤体结构对煤层气的吸附-解吸及产出特征具有重要意义，因此，我们在建立煤层气模型和研究煤层气资源开发时应将其作为一个重要参考因素。

本文还探讨了另外两个因素对煤层气吸附-解吸及产出特征的影响，即压力和温度。

在实验条件下，压力的升高会增加吸附量，但也可能减少吸附特性的稳定性；温度的升高会提高解吸速率，从而改变吸附-解吸平衡点。

此外，随着温度的升高，气体的渗透度也会增加，结果会促进分布均匀的气体流动。

同时，压力和温度也会直接影响煤层气的产出。

实验研究表明，在某些情况下，随着压力的降低，煤层气的产出会减小，而温度的升高会提高煤层气的产出。

煤储层孔隙特征及比表面积对煤吸附能力影响的研究李亚男李贵中陈振宏中国石油勘探开发研究院廊坊分院廊坊065007煤是由植物遗体转变成的非均质性极强的有机岩石，受沉积环境、保存条件的影响，造成煤层气储层矿物成分、孔隙类型、大小、结构差异变化较大，研究表明煤中矿物含量及孔隙发育程度对煤储层的储气能力影响最为明显，进而影响煤层气的开发。

选取煤层气开发区代表性煤样，运用光学显微镜、扫描电镜进行实验测试，研究煤中矿物含量及孔隙发育情况；通过图像分析，表征不同组分煤岩孔隙结构特征和发育程度，为煤层气的勘探开发提供理论支持。

同时，还对研究区内的比表面积和吸附气含量的关系进行了探讨。

关键词：扫描电镜孔隙特征比表面积吸附特征Research on the Coal Reservoir Porosity Character and the Influence of Specific Surface Area on Coal Adsorption CapacityLi Yanan, Li Guizhong, Chen ZhenhongLangfang 065007Coal is heterogeneity organic rock transformed from the remains of plants, it affected by the depositional environment and preservation condition, Caused by the impact of coalbed methane reservoir’s mineral composition, pore type, pore size, and the difference of structu re. The research shows that mineral content in coal and pore abundance are the most obvious impact of the gas storage capacity of coal reservoir. And then it affects on coalbed methane development. Select the representative coal samples of the coalbed methane development zone, and use optical microscope, scanning electron microscope to experimental measurement in order to research on the mineral基金项目：国家科技重大专项项目“煤层气富集规律研究及有利区块预测评价”（编号：2011ZX05033）和中国石油天然气股份重大科技专项“煤层气资源潜力研究与甜点区评价”content in coal and pore development situation. By the analysis of the image, characterization of different compo nents of coal and rock’s pore structure feature and degree of development supported the CBM exploration and development theory. At the same time, some research was worked on the relation between the specific surface area and the adsorption content.Key Words:scanning electron microscope, porosity character, specific surface area, adsorption characteristics1、前言与常规的砂岩和碳酸盐岩相比，煤岩储层既是煤层气的源岩，又是其储集层，并且煤岩层还是由孔隙和裂隙组成的双重介质。

安鹤煤田二1煤孔隙结构特征及煤层气可采性赵升;邵龙义;侯海海;王德伟;李振;唐跃;姚铭檑;张家强【摘要】基于低温氮吸附以及压汞实验,系统地研究了安鹤煤田二1煤孔隙结构特征,分析了煤储层孔隙特征对该区煤层气开采的影响.研究结果表明:安鹤煤田煤储层中的孔隙以微、小孔(<100 nm)为主,中、大孔(>100 nm)其次.煤样的低温液氮吸附回线可以划分为3类,孔隙类型主要为开放的、连通性好的细瓶颈(墨水瓶)状孔,部分为一端封闭的不透气性孔.相比于华北其它地区,安鹤煤田煤储层的BET比表面积较大,总孔体积和孔隙度较小,且进汞饱和度中等,退汞效率相对较好.压汞曲线可以划分为两种类型,其反映的孔隙连通性均较好.结合低温液氮吸附和压汞实验,并对比华北其它地区,可知安鹤煤田煤储层的孔隙结构较利于煤层气解吸-扩散-渗流,可以作为华北地区煤层气勘探开发的优先选择.%Based on nitrogen adsorption at low temperature and mercury injection experiments , systematically studied the Anyang -Hebi coalfield coal No.II1 pore geometry features , analyzed impacts from coal reservoir pore features on CBMexploitation .The result has shown that the reservoir pore sizes have mainly micropores , transitional pores ( <100nm), while mesopores, macropores (>100nm) the second.Coal sample low temperature liquid nitrogen adsorption loop can be partitioned into 3 categories; pore types have mainly open, better connectivity narrow neck (inkbottle) typed pores, partial one end closed airtight pared to North China other areas, coal reservoir BET surface area is larger , total pore volume and porosity smaller , mercury injection saturation medium and with-drawal efficiency relatively good in this coalfield .Mercury injection curves can be partitionedinto two types , curves reflected pore con-nectivity are all bined with liquid nitrogen adsorption at low temperature and mercury injection experiments , compared with other areas in North China , coal reservoir pore geometry in the coalfield is more favorable to CBM desorption , diffusion and percola-tion, thus the area can be the priority selection of CBM exploration and exploitation in North China .【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2018(030)005【总页数】7页(P28-34)【关键词】安鹤煤田;二1煤;孔隙结构;可采性【作者】赵升;邵龙义;侯海海;王德伟;李振;唐跃;姚铭檑;张家强【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083;河南省煤田地质局煤炭地质勘察研究院,河南郑州450046;中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083;中国地质调查局油气资源调查中心,北京 100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083;中国地质调查局油气资源调查中心,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】P618.11煤是一种复杂的多孔介质，煤中孔隙是指煤基质未被固体物质充填的空间[1]。

基于氮气吸附-扫描电镜的构造煤孔隙特征研究霍中刚;席志哲;郭建行;汪东【期刊名称】《煤炭工程》【年(卷),期】2024(56)3【摘要】煤的孔隙结构特征与瓦斯的吸附和运移密切相关,构造煤的孔隙结构特征由于受到构造应力的破坏而趋于复杂,因此开展构造煤孔隙发育的研究是提升瓦斯治理水平的重要方向。

以西山煤田南部东于煤矿三组构造煤和一组原生煤为研究对象,采取低温液氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM),联合观测构造煤与原生煤的孔隙特征。

研究表明:三组构造煤的氮气吸附量为原生煤的2.04倍、1.49倍和2.90倍,三组构造煤的孔容为原生煤的2.08倍、1.53倍和2.96倍;三组构造煤的孔容大部分由微孔和小孔提供均达到69.71%以上,孔比表面积大部分由微孔提供均达到了79.04%以上;原生煤的孔容大部分由微孔和小孔提供达到了89.38%,孔比表面积微孔占比93.97%;三组构造煤的孔隙结构相比原生煤更加复杂,具有更大的分形维数(2.6985~2.7106);三组构造煤(10000倍)表面分形维数分别为1.962、1.979、1.947均大于原生煤1.945,构造煤与原生煤相比有更为发育的孔隙特征;分形维数D1与总孔比表面积、微孔比表面积成正比;挥发分含量在一定范围内与总孔比表面积、微孔比表面积、小孔比表面积成正比。

【总页数】8页(P149-156)【作者】霍中刚;席志哲;郭建行;汪东【作者单位】煤炭科学研究总院;煤炭科学技术研究院有限公司;煤矿灾害防控全国重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TD313【相关文献】1.基于氮气吸附-核磁共振-氩离子抛光场发射扫描电镜研究川西须五段泥质岩储层孔隙结构2.基于扫描电镜-氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究3.基于压汞、低温N2吸附和CO2吸附的构造煤孔隙结构表征4.扫描电镜下不同煤体结构煤微孔隙特征研究5.基于氮气吸附和压汞法液氮冻结煤体孔隙结构精细化表征研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同煤级煤低温氮的多段吸附特征张小东;丁哲;王勃;张硕【摘要】基于不同煤级煤的低温液氮吸附性能测试,采用毛细管凝聚理论(BJH法)和密度泛函理论(DFT法),对煤的低温氮吸附曲线进行解析,结合Kakei的多段吸附理论,探讨不同煤级煤的吸附量、吸附曲线形态的差异,以及多段吸附特征及其机理.结果表明,随着煤化作用的加深,煤中纳米级孔隙呈现先减少后增加的趋势,孔隙的孔径分布更加均一;煤的液氮吸附量主要与BET比表面积有一定的关系,但中、微孔孔隙含量是造成液氮吸附量差异的主因;煤级的增加,液氮吸附曲线呈现由简单→复杂→简单的变化规律,表现为多段性吸附特征,暗示着吸附机理的变化,存在着单分子层吸附、多层吸附、毛细孔凝聚及微孔填充等多种吸附模式.%Based on the test results of the adsorption of coal with different ranks for liquid nitrogen at low temperature ,the adsorption curves were analyzed by means of capillary condensation theory (BJH) and density functionaltheory(DFT).Further,using by the theory of Kakei's multi-stage adsorption,the difference of adsorption capacity and the adsorption curve on coal samples with different ranks are discussed.In addition,the laws of multi-stage adsorption and its mechanism are also investigated.The results show that the nano-pores decrease firstly and then increase,and the distribution of the pores with different pore diameter is more homogeneous with the deepening of the coalification.The nitrogen adsorption capacity of coal mainly has a good relationship with the BET specific surface area,but the amount of meso-pores and micro-pores in coal is the main reason that causes the change of adsorption capacity ofcoal for liquid nitrogen at low temperature.As the increase of coal metamorphism degree,the adsorption curves of coal for liquid nitrogen have the change laws from simplicity to complexity and then to simplicity,showing the characteristics of multi-stage adsorption,and also indicating the variation of adsorption mechanism,including the following adsorption modes monolayer adsorption,multi-molecular layer adsorption,capillary condensation and micropore filling.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】7页(P775-781)【关键词】不同煤级煤;纳米级孔隙;吸附性;多段吸附机理【作者】张小东;丁哲;王勃;张硕【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南焦作 454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊 065007;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000【正文语种】中文【中图分类】TD821煤的吸附性是煤储层物性特征的关键参数之一，了解煤的吸附特征及其变化规律对于含气性评价、临界解吸压力计算、采收率估算和煤层气选区评价有着重要的影响[1-3]。

关于煤吸附特性的研究与讨论煤的主要特征之一是具有天然的裂隙率与孔隙率，其会对煤的储存性能与吸附容积造成较大影响。

通过实验表明：煤表面内的瓦斯气体吸附是属于物理吸附，实质是瓦斯气体分子与煤表面分子之间相互吸引的结果。

本文首先分析了煤吸附瓦斯的过程，其次，深入探讨了煤吸附能力的影响因素，具有一定的参考价值。

标签：煤；吸附特性；表面分子1 前言煤是一种典型的双重孔隙介质，兼有大孔系统与微孔系统特征。

大孔系统由天然裂隙网络组成，而微孔主要存在于煤基质部分。

煤炭通常包括端割理、面割理两大类的割理，或近似正交，或正交而垂直于煤层面。

煤的比表面积极大，主要原因在于：煤的微孔隙较为发育。

煤的主要特征之一是具有天然的裂隙率与孔隙率，其会对煤的储存性能与吸附容积造成较大影响。

通过实验表明：煤表面内的瓦斯气体吸附是属于物理吸附，实质是瓦斯气体分子与煤表面分子之间相互吸引的结果。

煤分子的吸引力通常由2个方面组成：一部分是煤空间处于非饱和状态；另外一方面，煤分子结构呈饱和状态，二者均会导致吸附力场出现在煤表面。

随着压力、温度等因素的变化，处于运动状态的气体分子会逐步将引力场克服掉而变为游离相。

本文就煤吸附特性进行研究与讨论。

2 煤吸附瓦斯的过程将瓦斯气注入到煤体中，实质上即为“渗流-扩散”过程；瓦斯气体分子由于不能在短时间内与全部的裂隙表面、孔隙表面进行接触，所以就会有瓦斯浓度梯度、瓦斯压力梯度出现在煤体中。

在浓度梯度的作用下，瓦斯气体分子扩散的模式在微孔系统、小孔系统中占据较大的优势；在压力梯度的作用下，瓦斯气体分子渗流的模式在孔隙系统、裂隙系统中占有较大的优势。

当瓦斯气体以系“渗流-扩散”的方式运移到煤体深部时，通常会与接触到的裂隙表面、煤体孔隙出现脱附、吸附反应，简而言之，就是“吸附-脱附”、“渗流-扩散”。

吸附瓦斯的过程主要包括7个环节：①渗流过程：煤吸附瓦斯的第一步即为渗流过程；瓦斯气体分子在瓦斯压力梯度的作用下会渗流到大孔系统中，进而还会有大量的瓦斯气体气膜出现在煤基质外表面；②外扩散过程：瓦斯气体分子会穿过气膜，向煤基质表面扩散；③内扩散過程：一旦煤基质微孔穴中有瓦斯气体分子进入，那么在很短的时间就会在煤基质内表面进行扩散；④吸附过程：瓦斯气体分子在通过了外扩散过程与内扩散过程之后就会迅速抵达煤基质内表面；⑤脱附过程：会有相当数量的瓦斯气体分子被脱附而离开煤基质的外表面与内孔表面，最终进入到瓦斯气膜层；⑥反扩散过程：进入瓦斯气体气膜内扩散到煤基质外表面，进入瓦斯气体气相主体的过程；⑦煤基质外表面反扩散过程：经脱附过程进入煤基质外表面瓦斯气体气膜扩散到瓦斯气体气相主体中的过程。

构造煤与原生结构煤的孔隙结构及吸附性差异王向浩;王延斌;高莎莎;洪鹏飞;张美娟【期刊名称】《高校地质学报》【年(卷),期】2012(018)003【摘要】基于晋城和焦作煤样的吸附实验,对比分析了构造煤与原生结构煤的孔隙结构、吸附能力差异及其影响因素.结果表明,与原生结构煤相比,构造煤低温液氮吸附两阶段的拐点相对提前,中值孔径显著偏小,总孔容、微孔-中孔范围内各孔径段孔容以及相应的孔比表面积均要大几到十几倍.构造煤平均孔容具有微孔≈小孔＞中孔的特点,原生结构煤却呈中孔＞小孔≈微孔的规律,但两类煤体分段孔比表面积比例却不存在实质性差别.同时,构造煤吸附能力显著强于相同煤级的原生结构煤,原因在于构造煤的吸附孔孔容及相应的孔比表面积显著较高.此外,构造动力对煤孔隙结构乃至煤吸附性的改造可能涉及与煤大分子结构相关的微孔层次,有关现象和机理值得进一步深入探讨.%Based on the adsorption experiment of the coal samples from the Jincheng and Jiaozuo areas, the difference and geological controls of pore structure and adsorptivity between the tectonically deformed and undeformed coals were comparatively discussed. It was found that the turning point between two liquid nitrogen adsorption stages for the deformed samples move forward comparing to the undeformed samples, indicating the smaller median diameter and the larger volume and specific surface area of total, middle and micro-pores in the deformed samples. Tectonically deformed coals have larger micro- and small-pore volumes and smaller middle-pore volume, while undeformedcoal show larger middle-pore volume and fewer small- and micro-pore volume, but the specific surface area at various pore size span does not exist substantial differences between two types of the coals. The absorptivity of the deformed coals is significantly stronger than that of undeformed coals with the same coal rank because the absorption pore volume and specific surface area of the deformed samples is significantly higher. In addition, it was suggested that the alteration of the tectonic dynamics to the pore structure and adsorptivity of coal may involve the micro-pore related to the macro-molecular structure of coal, which is worthy of further investigation.【总页数】5页(P528-532)【作者】王向浩;王延斌;高莎莎;洪鹏飞;张美娟【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P618.11【相关文献】1.原生结构煤与构造煤孔隙结构与瓦斯扩散特性研究 [J], 胡彪;程远平;王亮2.不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征 [J], 孟召平;刘珊珊;王保玉;田永东;武杰3.基于分形维数的原生煤与构造煤孔隙结构特征分析 [J], 郭品坤;程远平;卢守青;张然4.突出孔洞构造煤与原生结构煤瓦斯吸附特性对比研究 [J], 马瑞帅;田世祥;林华颖;许石青;苏伟伟;谢红飞5.贵州黔北地区构造煤与原生结构煤孔隙特征及分形 [J], 林华颖;田世祥;焦安军;马瑞帅;许石青因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

μCT技术研究煤的孔隙结构和分形特征阎纪伟;要惠芳;李伟;康志勤;冯增朝【摘要】煤的孔隙结构是影响煤中气体吸附和渗流的一个重要因素。

从实现精细化、无损化和定量化入手，应用μCT 225kVFCB型高精度CT试验分析系统，通过显微CT切片，提取研究了4个煤样孔隙分布特征，讨论了煤级、煤显微组分和灰分对煤孔隙结构的影响程度。

采用公约数网格序列盒维数法定量表征了孔隙结构的复杂程度和不规则性，探讨了孔隙率、渗透率和分形维数的关系。

研究表明，研究煤样的孔隙分布总体受煤显微组分含量控制，同时煤中矿物充填作用在一定程度上降低了煤的孔隙率、平均孔径和孔隙数量。

煤孔隙分形维数D的变化与孔隙分布特征密切相关，有效地反映了孔隙结构的非均质性。

孔隙率、渗透率与分形维数呈现显著的幂指数正相关关系。

由此指示，基于显微CT 切片的煤孔隙分形维数可作为煤储层孔隙特征和渗透性评价的定量指标之一。

%Pore structure is one of important factors affecting the gas adsorption and transportation ofcoal .The advanced ,nondestructive ,and quantitative characterization of pore distribution for 4 coal samples was obtain ed through a micro‐CT system μCT225kVFCB .The influence of coal rank ,maceral composition and ash content on pore structure was also discussed .The sequence of divisors algorithm of box‐counting method was applied to quantify the complex and irregular pore structure and the relationship betweenporosity ,permeability and fractal dimension was explored .The results show that the maceral composition contents control the pore distribution for the coal studied .The mineral‐matter filling also contributes to the reduction of porosity ,the mean pore diameter and pore numbers . Thevariation of fractal dimension is closely related to the characteristics of pore distribution ,which effectively reflects the heterogeneity of pore structure .There is a strong positive correlation betweenporosity ,permeability and the fractal dimension . Hence ,the fractal dimension of coals obtained by μCT segmentation method can be used as one of the quantitative indexes for evaluation of pore characteristics and permeability of coal reservoir .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】6页(P151-156)【关键词】孔隙结构;显微CT;分形维数;盒维数法【作者】阎纪伟;要惠芳;李伟;康志勤;冯增朝【作者单位】太原理工大学矿业工程学院，山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院，山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院，山西太原030024;太原理工大学采矿工艺研究所，山西太原030024;太原理工大学采矿工艺研究所，山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】P618.11煤作为一种复杂的地质材料[1]，内部存在大量不规则的、不同尺度的孔隙。

不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因煤是一种主要由有机质组成的沉积岩，形成过程中经历了不同的演化阶段。

根据煤的成熟度不同，可以将煤分为不同的煤级，包括褐煤、烟煤和无烟煤。

不同煤级的微孔和介孔特征也会有所差异。

本文将讨论不同煤级的微孔介孔演化特征及其成因。

首先，我们来看褐煤。

褐煤是成熟度最低的煤级，通常含有较高的水分和挥发分。

褐煤的微孔主要由孔隙和裂隙组成。

由于其成熟度低，褐煤的孔隙结构主要是原始孔隙和线粒体孔隙。

原始孔隙是在有机质成煤过程中保存下来的原始气体或液体的孔隙，而线粒体孔隙是由焦油和类焦油的排出所形成的孔隙。

褐煤的介孔主要是微孔和疏水孔隙。

微孔由褐煤中具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙则是由于煤中具有较多的疏水基团而形成。

接下来，我们来看烟煤。

烟煤是褐煤和无烟煤之间的中间煤级，接近于无烟煤。

烟煤的微孔主要由孔隙和裂隙组成。

由于其成熟度较高，烟煤的孔隙结构主要是原始孔隙和线粒体孔隙，但相比褐煤，烟煤的孔隙度较低。

烟煤的介孔主要是微孔和疏水孔隙。

微孔由烟煤中具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙则是由于煤中具有较多的疏水基团而形成。

此外，烟煤还会有部分开放孔隙，这些孔隙可以直接与外界相连。

最后，我们来看无烟煤。

无烟煤是成熟度最高的煤级，通常含有较低的挥发分和较高的固定碳。

无烟煤的微孔主要由孔隙和裂隙组成。

由于其成熟度最高，无烟煤的孔隙主要是线粒体孔隙和阻塞孔隙。

线粒体孔隙是由焦油和类焦油的排出所形成的孔隙，而阻塞孔隙是由于孔隙内的有机质成为胶结物而形成。

无烟煤的介孔主要是微孔和疏水孔隙。

微孔由无烟煤中具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙则是由于煤中具有较多的疏水基团而形成。

以上是不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因的简要介绍。

总体而言，随着煤的成熟度增加，煤的孔隙度和孔隙结构会发生变化。

煤级较低的褐煤主要以原始孔隙为主，而煤级较高的无烟煤主要以线粒体孔隙和阻塞孔隙为主。

介孔则主要由微孔和疏水孔隙组成，微孔通常由具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙通常由煤中具有较多疏水基团的组分形成。

煤的孔隙度一、煤体的形成原始植物遗体经过堆积掩埋，在一系列的物理化学变化之下，演变成为泥炭，这是泥炭化阶段；泥炭在一定的条件下变质成岩石，而后由于变质程度的差异，表现出不同的煤阶。

在成煤的过程中，对温度和压力等条件的要求比较高。

煤体内部的孔隙则是由于植物组织内存在的气泡或植物在堆积过程中存在的距离所发育而成的。

此外，一些地质构造运动会引起煤层出现断裂、引发上下位移、进入地心岩浆等会使原本整体相对致密的煤层结构发生一定程度的变化，这一系列的变化则会重新引起煤体内部孔隙结构的增加。

二、煤体的孔隙结构煤层中的孔隙和裂隙构成了煤体的多孔空间结构。

大致上孔隙结构可以分为反映瓦斯吸附和扩散性能好坏的小孔和微孔，煤层气的主要储存地点就是小孔和微孔。

决定煤体渗透性高低的宏观裂隙内存在通畅的管路，为煤层气的运移提供条件；而孔隙和裂隙则是依靠起着桥梁和纽带作用的中孔、大孔及微裂隙进行联系。

而煤体的这种结构与形成过程有关。

煤作为一种多孔隙结构的物质。

煤体在成煤的过程形成的各向异性的孔隙结构，增大了煤体内部表面积，瓦斯气体受到范德华力作用吸附在煤炭颗粒间，并且能够在相互连通的孔隙通道中相互移动，而煤层中的裂隙、孔隙由于不规则性存在有一定的贯通网络，这就为瓦斯在煤层内部的运移提供了条件。

三、如何界定煤的孔隙大小？煤作为一种典型的双孔隙系统的非均质、各向异性介质，内部的孔隙结构就为煤层内所吸附储存的气体提供了运移的通道。

煤层内部的孔隙结构特征，决定了煤层内部瓦斯运移能力的大小。

发达的煤层内部孔隙为煤层气能够顺畅的运移和扩散提供了基础，在煤层气的开采过程中，改善煤层的孔隙结构，提高煤体透气性。

煤体内部的孔隙种类繁多，煤体内部的孔隙孔径大小存在着较大差异，为了更加协调的对孔隙的作用进行研究，学者们对孔隙按照不同的标准进行了分类。

根据煤的力学与渗透性质，结合工业吸附体的孔隙分类方法，将煤的孔隙分别分为：微孔(孔径<10nm)、过渡孔（孔径10~102nm）、中孔（孔径103~102nm）和大孔（孔径103~105nm）4个等级；根据甲烷与孔隙间的关系将煤体的孔隙分为：微孔（孔径小于0.01微米）、过渡孔（孔径在0.01微米和0.1微米间）、中孔（孔径在0.1~7.5微米之间）、大孔（孔径大于7.5微米）；目前IUPAC分孔法得到了大家的广泛认可。

不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因煤是一种常见的化石燃料，不同煤级别的微孔介孔演化特征及其成因是认识煤资源的重要依据。

煤的微孔介孔演化特征主要表现在比表面积、孔隙度、孔径分布、孔隙类型、孔隙水合作用等方面。

1. 比表面积比表面积是衡量煤中微孔介孔信息的重要参数，它可以反映出煤中孔隙空间的大小和形状。

一般来说，有规则形状的孔隙空间，比表面积较大；而无规则形状的孔隙空间，比表面积较小。

因此，在不同煤级煤中，比表面积也会有所差异。

2. 孔隙度孔隙度是衡量煤中微孔介孔空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的总体情况。

一般来说，高品位煤中的孔隙度较大，低品位煤中的孔隙度较小。

因此，不同煤级煤中孔隙度也会有所差异。

3. 孔径分布孔径分布是衡量煤中孔隙空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的大小和形状。

一般来说，高品位煤中的孔径分布较宽，低品位煤中的孔径分布较窄。

因此，不同煤级煤中孔径分布也会有所差异。

4. 孔隙类型孔隙类型是衡量煤中孔隙空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的结构特征。

一般来说，高品位煤中的孔隙类型多样，而低品位煤中的孔隙类型较少。

因此，不同煤级煤中孔隙类型也会有所差异。

5. 孔隙水合作用孔隙水合作用是衡量煤中孔隙空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的水合作用状况。

一般来说，高品位煤中的孔隙水合作用较强，而低品位煤中的孔隙水合作用较弱。

因此，不同煤级煤中孔隙水合作用也会有所差异。

不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因，主要是因为煤的形成过程和生存环境的不同，导致了不同煤级煤的孔隙特征不同。

煤的形成过程中，煤原料经过热演化作用、蒸发作用、沉淀作用等，使煤中的无机物、有机物和水分逐渐演化，并形成煤结构的孔隙空间；随着生存环境的变化，孔隙空间也会发生变化，从而影响到煤的孔隙特征。

例如，在压力作用下，煤中的孔隙空间会逐渐变小，导致相应的孔隙度也较低，而在湿度作用下，煤中的孔隙空间会增大，导致相应的孔隙度也较高。

高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性研究
申晓静;岳基伟;梁跃辉;王辰;徐金林;韩奇峻
【期刊名称】《中国安全科学学报》
【年(卷),期】2024(34)2
【摘要】深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。

结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对吸附量与过剩吸附量的差值差别不大;瓦斯压力较高时,绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着温度的升高而增大;瓦斯压力从0 MPa逐渐增加到20 MPa的过程中,煤体吸附瓦斯量分为前期快速增加、中期短暂稳定、后期逐渐减小3个阶段;煤的等量吸附热与吸附量满足指数函数关系;基于等量吸附热推演的温度-压力吸附模型可以预测任意温度和压力条件下的等温吸附瓦斯量,预测值与实测值相对误差小于12%。

【总页数】9页(P176-184)
【作者】申晓静;岳基伟;梁跃辉;王辰;徐金林;韩奇峻
【作者单位】安徽理工大学安全科学与工程学院;煤矿深井开采灾害防治技术科技研发平台;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地
【正文语种】中文
【中图分类】X936
【相关文献】
1.煤体吸附性能对煤体瓦斯放散特性的影响研究
2.高温高压下瓦斯在煤体内表面吸附力变化研究
3.高温高压下煤孔隙结构的变化对瓦斯吸附特性的影响
4.低温液氮作用下煤体瓦斯吸附特性试验研究
5.不同埋深煤体孔隙结构特征及瓦斯吸附特性研究
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