构造煤微观结构对其吸附特性的影响实验

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。

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。