構造煤結構演化及其對瓦斯特性的控制.pdf

1、構造煤是構造作用的產(chǎn)物，含高能瓦斯構造煤是煤與瓦斯突出的必要條件。遵循“結構決定性質(zhì)”這一基本思路，本文以3對中煤階不同變質(zhì)程度的原生結構煤及其共生構造煤以及平煤八礦順煤層斷裂帶9個構造煤實驗煤樣為研究核心，通過FT-IR、13C NMR、XRD、壓汞、低溫氮吸附、甲烷等溫吸附和解吸實驗，并結合前人相關研究成果，運用力化學理論和研究方法深入探討了構造應力對煤結構演化的影響，初步揭示了構造煤力化學作用結構演化規(guī)律，分析了構造煤力化學成烴機

2、理，探討了構造煤微觀結構演化對瓦斯特性的控制作用。主要取得了以下幾點結論：
　　(1)構造作用不僅控制著構造煤結構演化，同時也是其能量來源，構造煤力化學結構演化與熱演化路徑相似?？傮w表現(xiàn)為構造煤烷基側鏈等脫落，芳香體系增加，構造應力促使構造煤結構超前演化。
　　(2)中煤階構造煤結構演化是芳香體系和脂肪結構相互競爭的結果，構造煤脂肪側鏈脫落后生成低分子化合物或縮合成新的長鏈烷烴或環(huán)烷烴；與之對應，構造煤芳環(huán)縮合作用和芳構化作

3、用相互競爭，共同作用促使構造煤芳香體系增大。
　　(3)隨變質(zhì)程度增加，構造煤中不穩(wěn)定含氧官能團如締合氫鍵 OH/NH首先脫除，穩(wěn)定的含氧官能團如苯、醚中C-O和CH2-C=O等則表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢。構造煤含氧官能團演化與煤層所處構造位置有關，封閉系統(tǒng)構造煤含氧基團逐漸減少，在順煤層斷裂帶構造煤緩慢氧化可能會導致其表面含氧基團增多，吸水性增強。
　　(4)構造煤大分子結構和低分子化合物都可能成為成烴母質(zhì)來源，構造活動周

4、期性演化導致構造煤結構演化由封閉、半封閉系統(tǒng)轉化為半封閉、開放系統(tǒng)，極大地促進了有機質(zhì)反應朝向體積增大的方向進行，有利于烴類生成。生烴和排烴相互促進或相互抑制，構成有機地統(tǒng)一體。同時構造煤中的礦物質(zhì)對構造煤成烴也有一定的催化作用。
　　(5)隨構造作用增強，不同破壞類型構造煤優(yōu)勢孔徑尺寸趨于減小并逐漸均勻化，微孔始終占煤孔隙結構主導地位，各階段孔容都有所增加，中孔和大孔增加最為顯著；開放孔逐漸向細頸瓶孔過渡，孔隙連通性變差。構造煤