考虑煤基质压缩效应的煤全孔径分布特征研究

采用单一煤孔隙结构表征方法只能对某一孔径范围内的孔隙结构进行表征,联合压汞法和低温液氮吸附法可表征煤全孔径分布特征,然而煤基质压缩效应会给孔径分布测量结果带来误差,且目前的研究均未考虑煤基质压缩效应对孔径分布测量结果的影响。为研究不同变质程度煤全孔径分布特征,选取4种煤样进行压汞和低温液氮吸附实验。当汞压为0.124~20 MPa时,煤基质被压缩,孔隙结构发生变形,且随着汞压增加,煤基质压缩效应逐渐明显,孔隙结构变形程度逐渐增加;当汞压为20~206 MPa时,煤基质压缩效应显著,孔隙结构遭到破坏。考虑煤基质压缩效应的影响,提出了一种联孔分析原则:将联孔分界点设定为62.35 nm(汞压为20 MPa时对应的孔径为62.35 nm),当孔径小于62.35 nm时,采用低温液氮吸附法分析孔体积和比表面积;当孔径大于62.35 nm时,结合煤基质压缩性系数对压汞法所测累计进汞体积进行校正来分析孔体积和比表面积。结果表明:微孔和过渡孔对比表面积的贡献最大,中孔及大孔对孔体积的贡献最大;煤样变质程度越大,微孔和过渡孔对比表面积的贡献越大,中孔及大孔对孔体积的贡献越大。

基于压汞法的构造煤基质压缩特性及其对孔隙结构的影响

为研究不同变形程度构造煤的基质压缩特征，采用压汞法和气体（N2和CO2）吸附相结合的方法，计算了渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的基质压缩系数，探讨了基质压缩对构造煤孔隙结构的影响。结果表明，煤的基质压缩系数不一定随构造变形程度的增加而增大，是煤级、微孔含量和构造变形等因素的综合反映；基质压缩主要影响了压力大于20 MPa的压汞孔体积；由于压汞法和N2吸附方法的测试原理不同，基质压缩校正后压汞孔体积（6～100 nm）高于N2吸附孔体积；基质压缩对压汞孔体积的影响随构造变形程度的增强而变弱。

低–中阶煤压汞实验可靠性分析与压缩性校正

低−中阶煤煤质软、在高压条件下煤基质压缩效应明显,应用压汞实验能否得到可靠的孔隙结构存在争议。选取4种低−中阶煤样品,通过对比不同粒度样品的进汞曲线、压汞前后的宏观与显微特征,建立高压段进汞量的校正方法,研究了压汞实验对低−中阶煤中孔隙测试结果的可靠性。结果表明:(1)柱状样品能保留更多的原生裂隙,有效避免低压阶段的粒间孔与麻皮效应,更适用于低−中阶煤的压汞测试;(2)宏观与微观尺度下均未发现汞在高压下对煤基质与孔隙的破坏作用,压汞孔容偏高主要是煤基质压缩效应的结果,压缩性校正后压汞测孔隙率与氦气测孔隙率基本一致,6~100 nm的孔容校正后与低温N2吸附结果的差值降低了29.87%~55.49%,表明压汞实验可以应用于低−中阶煤中孔隙结构的测定;(3)针对高压阶段的煤基质压缩效应,建立了压缩性累积校正方法,对大于20 MPa高压段数据进行校正后,进汞量降低了0.0170~0.0323 mL/g,纳米孔隙与低温N2吸附实验结果更为接近;(4)低−中阶煤中孔隙的孔容主要源于大孔,褐煤与长焰煤孔隙发育差异显著,褐煤压汞孔容为0.1687 cm^(3)/g,长焰煤压汞孔容介于0.0272~0.0720 cm^(3)/g,孔隙特别发育的样品,植物组织胞腔孔是孔容的主要来源。