構造煤微觀結構與甲烷吸附相關性研究.pdf

1、構造煤研究是瓦斯地質學科核心內容,構造煤是發(fā)生煤與瓦斯突出的必要條件。構造煤在形成的過程中會受到不同的構造作用,這些構造作用使煤體形狀發(fā)生了變化,包括宏觀變形也和微觀變形。前人在煤的宏觀方面對甲烷吸附的影響方面研究較多,而在煤的微觀結構對甲烷吸附的影響方面研究較少,所以本文從煤的微觀結構入手,分析了構造作用對煤的微結構變化的影響,探討煤的微觀結構與甲烷的吸附相關性。
　　本論文以煤微觀結構為核心,選取了切層剪切型、順層剪切型2類共

2、12套構造煤和共生原生結構煤樣品進行研究。具體包括:
　　(1)通過核磁共振技術(NMR)獲得不同類型煤的13C NMR高分辨譜圖,借助波譜擬合和峰位解疊,獲得芳碳率fa的相對含量,構造煤fa含量均大于原生結構煤,平頂山五礦相差0.8％;平頂山八礦相差1.1%,鶴壁六礦相差為21.7%。在順層剪切型構造煤中,斷層處煤樣fa大于兩盤煤樣,并且fa隨著與斷層距離的增大而減小,最大相差25.9%。
　　(2)通過紅外光譜技術(FT

3、-IR)獲得不同類型煤的紅外光譜圖,獲得了各個官能團的峰位信息,比較了μCH2等的峰位變化。最大藍移由2919.99cm-1變?yōu)?915.64 cm-1。
　　(3)通過索氏萃取實驗獲得不同構造作用下煤的低分子化合物,并對原煤及其萃余物進行氮吸附和掃描電鏡實驗,探討了樣品的表面形貌、空隙、孔徑分布對氣體吸附的影響。根據(jù)煤中的官能團選取了適當?shù)念惷耗Ｐ突衔镞M行等溫吸附實驗,測定了不同的官能團對甲烷吸附的強弱。
　　通過上述研

4、究表明:不同的破壞作用下,構造煤結構和組成會有所不同,構造作用會加速煤體的芳構化。低分子化合物存在于煤體的孔隙之中,通過溶劑萃取,抽提出低分子化合物之后,煤體孔隙增大和增多,有利于吸附甲烷。但通過比較氯仿萃余物個四氫呋喃萃余物后,得知并非溶出的低分子化合物越多,吸附量越大。四氫呋喃的萃取產率高于氯仿,但液氮的吸附量低于氯仿,又由掃描電鏡來觀察,煤體吸附氣體主要在微孔之中,四氫呋喃萃余物的孔隙擴張比較大,微孔量減少,不利于吸附氣體。通過對