构造煤中有机显微组分变形差异的力学及分子结构本质

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作者 侯晨亮 姜波 +3 位作者 李明 宋昱 刘和武 程国玺 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1633-1646,共14页

煤体微观变形的非均质性对煤层气赋存、运移产出具有重要影响,其中有机显微组分变形差异是煤体微观变形的关键,当前对有机显微组分变形差异性与其力学性质及分子结构之间的内在联系研究仍相对薄弱。以构造煤中有机显微组分变形差异性特... 煤体微观变形的非均质性对煤层气赋存、运移产出具有重要影响,其中有机显微组分变形差异是煤体微观变形的关键,当前对有机显微组分变形差异性与其力学性质及分子结构之间的内在联系研究仍相对薄弱。以构造煤中有机显微组分变形差异性特征研究为基础,借助原生结构煤的高温高压变形物理模拟试验验证原位温度-应力条件下有机显微组分的变形规律,结合有机显微组分的原位纳米力学参数和分子结构特征等测试结果,阐释了构造煤中有机显微组分变形差异的力学及分子结构本质。结果表明:壳质组的分子结构松散、稳定性低、可抵抗的应力最小,表现出的硬度和弹性模量也最小,相同温度、应力载荷作用下蠕变位移最大,构造应力作用下易发生韧性弯曲变形;镜质组的分子结构相对紧密、稳定性较高、可抵抗应力较大,其硬度和弹性模量较大,相同温度、应力载荷作用下蠕变位移较小,构造应力作用下多出现脆性破裂变形;相比而言,惰质组的分子结构最为紧密、稳定性最高、可抵抗应力最大,其硬度和弹性模量最大,等同温度、应力载荷作用下蠕变位移最小,相同构造应力作用下产生的脆性破裂变形要弱于镜质组。 展开更多

关键词 构造煤 微观变形 有机显微组分 力学性质 分子结构

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含构造煤组合体受载裂隙动态演化规律

2

作者 赵鹏翔 刘莹莹 +4 位作者 李树刚 刘妍群 刘云川 王捞捞 陆卫东 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期167-176,共10页

【目的】构造煤裂隙发育对开采扰动下组合煤体动力灾害诱发具有重要影响作用,但影响规律尚不明晰。【方法】利用NanoVoxel-3000岩土多尺度高分辨综合扫描分析系统,开展含构造煤组合体单轴压缩CT扫描实验,通过Avizo重构软件重构细观几何... 【目的】构造煤裂隙发育对开采扰动下组合煤体动力灾害诱发具有重要影响作用,但影响规律尚不明晰。【方法】利用NanoVoxel-3000岩土多尺度高分辨综合扫描分析系统,开展含构造煤组合体单轴压缩CT扫描实验,通过Avizo重构软件重构细观几何结构,获得内部三维裂隙可视化模型。【结果和结论】结果表明:裂隙最先在构造煤中产生,裂隙扩展路径分别向上原生结构煤、下原生结构煤发育,径向、纵向裂隙数量总量分别达到7354、1901条;内部裂纹分支数目不断增大,界面破坏裂隙的倾向分布、倾角变化也越复杂,上界面裂隙散射角最终为86°、119°、124°、137°,下界面裂隙散射角为116°。受载过程中,试件整体呈组合破裂模式−倒“V”形+丛状裂隙,裂隙主要集中在构造煤中,占总裂隙的78.5%,裂隙体积和裂隙率呈现降低−缓慢上升−急剧上升−缓慢上升的发展规律。主裂隙长度由44.7 mm增长到99.4 mm,裂隙扩展速度呈现降低−上升−降低的发展规律。通过细观损伤力学模型、两参Weibull函数,构建含构造煤组合体试件裂隙扩展表征模型,建立组合体试件主裂隙形成路径判定流程,通过Matlab软件验证主裂隙路径形成判定的合理性,发现相对误差为1.54%~4.21%,验证了主裂隙路径形成判定的有效性,揭示受载作用下含构造煤组合体裂隙动态演化规律,为研究组合煤层开采扰动下煤岩动力灾害诱发因素提供理论依据。 展开更多

关键词 含构造煤组合体 CT扫描 单轴压缩 裂隙演化 裂隙扩展表征模型

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动力变质作用对构造煤微纳米孔隙结构演化的影响机理 被引量：2

3

作者 刘和武 吕晓雪 +1 位作者 侯晨亮 熊作鹏 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-12,共12页

【目的】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。【方法】综合利用CO_(2)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... 【目的】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。【方法】综合利用CO_(2)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。【结果和结论】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。 展开更多

关键词 构造煤 动力变质 孔隙结构 分子结构 影响机理

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构造煤变形能及在煤与瓦斯突出中的作用 被引量：11

4

作者 程远平 王成浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期645-663,共19页

煤与瓦斯突出是一种以煤体变形能与瓦斯膨胀能共同驱动的煤岩动力灾害,尽管突出的综合作用假说已被广泛认可,相比于瓦斯膨胀能,煤体变形能在突出中的作用总被忽视。为了确定煤体变形能在突出中是否可以被忽略,对霍多特和郑哲敏的研究(... 煤与瓦斯突出是一种以煤体变形能与瓦斯膨胀能共同驱动的煤岩动力灾害,尽管突出的综合作用假说已被广泛认可,相比于瓦斯膨胀能,煤体变形能在突出中的作用总被忽视。为了确定煤体变形能在突出中是否可以被忽略,对霍多特和郑哲敏的研究(突出能量领域的代表性成果)开展了系统回顾与讨论,认为霍多特提出的突出激发能量判据以煤体变形能为核心,而郑哲敏的数量级对比结果不能作为变形能可以被忽视的证据。大部分煤与瓦斯突出事故发生在构造煤层中,为揭示构造煤变形能在突出中的贡献,开展了煤体循环载荷实验与三轴破坏同步声发射监测实验,实验结果表明:与原生煤的线性、小变形特征不同,构造煤的加卸载曲线具有非线性、大变形的特征,构造煤的变形能与应力不再符合平方关系。基于土力学临界状态模型,构建了适用于构造煤非线性特征的变形能理论计算模型,该模型反映了煤体变形能与应力间的幂函数关系,确定了构造煤的幂指数主要为1.1~1.3,原生煤的幂指数主要为1.7~1.9,进一步表明构造煤的性质与土体更相似,而原生煤的性质更接近理想弹性体。尽管在相同应力水平下,构造煤的变形能更大,但构造煤在失稳后的对外释放能量很低,表现为损伤破碎时几乎不产生声发射信号。构造煤变形能的对外释放能量增加了煤体孔隙率,对内耗散能量为瓦斯快速解吸提供条件,2者综合控制了瓦斯膨胀能的释放。瓦斯膨胀能的研究对象应为参与突出做功的瓦斯,即突出煤体在短时间内的释放瓦斯,进一步的实验与数值分析结果表明,参与突出做功的瓦斯膨胀能与构造煤体变形能数量级相近,为10^(2)~10^(3)kJ/t。煤体变形能与瓦斯膨胀能的释放存在时序性与因果性,在突出孕育–激发阶段,煤体变形能的预先释放是瓦斯膨胀能聚集的必要条件。突出由煤体变形能与瓦斯膨胀能共同控制,煤体变形能与瓦斯膨胀能在突出中具有同等重要的地位。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 构造煤 煤体变形能 瓦斯膨胀能 释放机制

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煤岩构造变形与动力变质作用 被引量：46

5

作者 琚宜文 林红 +1 位作者 李小诗 范俊佳 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期158-166,共9页

煤岩是一种对温度、压力等地质环境因素十分敏感的有机岩,地质演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤岩发生一系列物理与化学结构的变化,并形成不同类型的构造煤。在构造应力作用下,煤岩不仅发生脆性和韧性变形,而且还产生不同程度的... 煤岩是一种对温度、压力等地质环境因素十分敏感的有机岩,地质演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤岩发生一系列物理与化学结构的变化,并形成不同类型的构造煤。在构造应力作用下,煤岩不仅发生脆性和韧性变形,而且还产生不同程度的动力变质作用。因而,关于煤岩构造变形与动力变质作用的研究不仅具有重要的科学意义,而且在煤层气资源评价以及煤与瓦斯突出危险性预测方面也具有重要的实际意义。文中在已有研究成果基础上,通过对构造煤系列Ro,max、XRD和NMR(CP/MAS+TOSS)等测试和实验方法的对比研究,深入分析了煤岩不同构造变形和动力变质特征,进一步探讨了构造应力下煤岩动力变质作用的机理。研究成果表明,在构造应力作用下,煤岩脆性变形主要是通过破裂面上快速机械摩擦转化为热能而引起煤岩化学结构与其成分的改变;而韧性变形煤主要是通过局部区域应变能的积累而引起煤岩化学结构的破坏,从而发生不同机制的动力变质作用。 展开更多

关键词 煤岩 构造变形 构造煤 动力变质 机理

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构造变形作用对煤岩大分子结构的影响——以构造煤镜质组分离为例 被引量：14

6

作者 李小诗 琚宜文 +1 位作者 侯泉林 林红 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期150-157,共8页

在前期构造煤结构演化研究的基础上,通过对两淮地区构造煤镜质组的密度梯度离心分离和显微组分分析等实验,进一步探讨了构造变形作用对煤岩镜质组分离以及大分子结构的影响。研究成果表明:随着煤岩变质程度(Ro,max)的增加,不同变形机制... 在前期构造煤结构演化研究的基础上,通过对两淮地区构造煤镜质组的密度梯度离心分离和显微组分分析等实验,进一步探讨了构造变形作用对煤岩镜质组分离以及大分子结构的影响。研究成果表明:随着煤岩变质程度(Ro,max)的增加,不同变形机制煤(韧性,脆-韧性和脆性)的镜质组分离密度随着变质作用的增加均表现为总体升高,至高变质时略有降低的趋势,而镜质组分离效果的变化趋势则各有不同,与原生结构煤的变化规律存在明显差异。相比于影响原生结构煤镜质组分离特征的因素而言,构造变形作用也许是造成这种区别的主要原因,而不同的变形机制和变形强度在变形过程中则有着不同的影响。文中从构造变形作用(应力作用方式、变形机制和变形强度)与煤岩大分子结构关系的角度对构造煤与原生结构煤镜质组分离差异性的原因进行了探索,发现构造变形作用明显干扰了变质作用对煤岩镜质组分离密度和分离效果影响的正常过程,导致构造煤镜质组物理化学性质的改变,从而造成构造煤与原生结构煤镜质组分离的差别。 展开更多

关键词 构造变形作用 构造煤 大分子结构 镜质组 离心分离

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典型构造煤变形特征及储集层物性 被引量：20

7

作者 要惠芳 康志勤 李伟 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期414-420,共7页

以鄂尔多斯盆地东缘渭北韩城地区的煤岩样品为研究对象,采用扫描电镜、显微CT观测和压汞、低温液氮吸附等实验方法对构造煤变形和孔隙结构进行表征,对块状构造煤进行吸附实验,研究构造煤储气机理。研究结果表明：碎裂煤、碎粒煤原始层... 以鄂尔多斯盆地东缘渭北韩城地区的煤岩样品为研究对象,采用扫描电镜、显微CT观测和压汞、低温液氮吸附等实验方法对构造煤变形和孔隙结构进行表征,对块状构造煤进行吸附实验,研究构造煤储气机理。研究结果表明：碎裂煤、碎粒煤原始层理可辨,由剪切作用形成的煤颗粒较粗（1~3 cm）,脆韧性变形的鳞片煤和韧性变形糜棱煤煤岩原始层理和结构均被破坏,由剪切、层间滑动、揉皱形成的煤颗粒较细,构造变形造成的定向排列明显;随着构造煤变形程度的增大,孔容、孔隙比表面积和微孔比例从碎裂煤、碎粒煤到鳞片煤、糜棱煤逐渐增大,孔隙连通性增强。随构造变形强度增大,从脆性到脆韧性、韧性,煤对甲烷的吸附能力呈逐渐增强趋势,构造煤煤岩结构、孔隙-裂隙系统共同制约了煤对甲烷的吸附能力。 展开更多

关键词 构造煤 变形特征 孔隙结构 吸附规律

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构造煤中煤层气扩散-渗流特征及其机理 被引量：58

8

作者 陈富勇 琚宜文 +2 位作者 李小诗 范俊佳 梁英 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期195-201,共7页

煤层气产出一般要经过解吸、扩散和渗流三个阶段,而煤层气在变形较强的构造煤中的扩散过程不同于在原生结构煤或变形较弱的煤体中的扩散。外界压力的变化只是构造煤吸附与解吸整个过程的一种外在因素,构造煤的变形和结构变化以及吸附势... 煤层气产出一般要经过解吸、扩散和渗流三个阶段,而煤层气在变形较强的构造煤中的扩散过程不同于在原生结构煤或变形较弱的煤体中的扩散。外界压力的变化只是构造煤吸附与解吸整个过程的一种外在因素,构造煤的变形和结构变化以及吸附势场的转换才是构造煤吸附与解吸的内在因素,是导致解吸过程不可逆性的根本原因。当构造煤体与CH4等多元气体间的吸附平衡状态遭到破坏时,变形较强的构造煤在降压后会产生解吸滞后现象;而变形较弱的煤,分子结构中的气体会很快解吸,第一阶段是气体解吸作用,第二阶段是游离气体从微孔向较大孔隙扩散的过程,气体扩散速率主要由第二阶段决定。构造煤气体扩散机理主要是由孔隙形状、大小、连通性和多元气体性质和状态所决定的。韧性变形煤的微孔隙比较发达,所以韧性变形煤以Knudsen扩散为主,脆性变形煤的中、大孔隙所占比例较大,而且脆性变形煤的孔隙之间具有很好的连通性,所以脆性变形煤以Fick型扩散为主,脆-韧性变形煤以及接近脆-韧性变形煤的脆性变形煤和韧性变形煤均以过渡型扩散为主。在试井渗透率比较中,一定变形程度的脆性变形煤>韧性变形煤,脆性变形煤中以过渡孔为主,其余为微孔,测不出亚微孔和极微孔,脆性变形还增加了各孔隙之间的相互连通性。韧性变形煤中过渡孔比表面积所占比例下降,微孔和亚微孔增高,扩散主要发生在微孔和过渡孔中,所以韧性变形煤的试井渗透率低于脆性变形煤的试井渗透率。 展开更多

关键词 构造煤 煤层气 解吸扩散 渗流

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构造煤与原生结构煤的孔隙结构及吸附性差异 被引量：33

9

作者 王向浩 王延斌 +2 位作者 高莎莎 洪鹏飞 张美娟 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期528-532,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 构造煤 原生结构煤 孔隙结构 吸附性

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构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换红外光谱研究 被引量：43

10

作者 琚宜文 姜波 +1 位作者 侯泉林 王桂梁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1216-1220,共5页

应用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对不同类型构造煤结构成分的应力效应进行了分析。结果表明,在各类构造煤中,芳香结构、脂肪结构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致,但吸收峰的强度却不相同,这正是在构造应力作用下构造煤变形程... 应用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对不同类型构造煤结构成分的应力效应进行了分析。结果表明,在各类构造煤中,芳香结构、脂肪结构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致,但吸收峰的强度却不相同,这正是在构造应力作用下构造煤变形程度及变形机制不同所引起的。在低、中和高煤级变质变形环境形成的不同类型构造煤中,随着构造变形的增强,富氢程度降低,富氧程度也越来越低,而缩合程度增高,但不同类型构造煤结构成分的含量变化又有区别。该法应用于构造煤结构成分应力效应的研究,取得了较满意的效果。 展开更多

关键词 构造煤 变形机制 大分子结构 化学成分 红外光谱

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构造煤微孔特征及成因探讨 被引量：18

11

作者 屈争辉 姜波 李明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1093-1102,共10页

基于不同变形类型和程度气煤、焦煤和无烟煤级构造煤样品的微孔(孔径<2 nm)测试结果,分析煤中微孔随煤级和变形的变化规律,探讨微孔成因。结果表明:煤中微孔孔径呈3峰分布,分别为峰1(0.457 7~0.548 0 nm)、峰2(0.548 0~0.686 3 nm)和... 基于不同变形类型和程度气煤、焦煤和无烟煤级构造煤样品的微孔(孔径<2 nm)测试结果,分析煤中微孔随煤级和变形的变化规律,探讨微孔成因。结果表明:煤中微孔孔径呈3峰分布,分别为峰1(0.457 7~0.548 0 nm)、峰2(0.548 0~0.686 3 nm)和峰3(0.785 5~0.899 0 nm);弱和中等变形作用总体对各峰孔容和峰位影响不大,对应变形煤随煤级增高,气煤到焦煤除峰3孔容小幅增加外各峰对应孔容和峰位无明显变化,焦煤到无烟煤各峰对应孔容均显著增大,峰位则差异变化;较强和强变形作用导致峰1和峰2峰位向小孔径方向偏移,孔容除无烟煤峰2外显著提高,对峰3的影响表现在气煤和焦煤孔容小幅增加,无烟煤孔容显著减小,各煤级峰位始终固定不变;推断煤中微孔成因类型应为2种,分别对应于峰1+峰2和峰3的芳香层间孔和芳环有序堆叠形成的柱状孔。 展开更多

关键词 构造煤 微孔 煤级 CO2吸附 变形环境

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应力释放构造煤煤层气开发理论与关键技术研究进展 被引量：56

12

作者 桑树勋 周效志 +12 位作者 刘世奇 王海文 曹丽文 刘会虎 李自成 朱术云 刘长江 黄华州 徐宏杰 王冉 贾金龙 ASHUTOSH Tripathy 韩思杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2531-2543,共13页

构造煤煤层气高效开发是我国煤层气资源禀赋的选择,构造煤储层与煤层气赋存特征决定了疏水降压煤层气开发理论技术不再适合构造煤储层,应力释放(原位)煤层气开发理论技术是新的技术方向,有望将构造煤煤储层从煤层气开发禁区变为新领域,... 构造煤煤层气高效开发是我国煤层气资源禀赋的选择,构造煤储层与煤层气赋存特征决定了疏水降压煤层气开发理论技术不再适合构造煤储层,应力释放(原位)煤层气开发理论技术是新的技术方向,有望将构造煤煤储层从煤层气开发禁区变为新领域,同时也有望成为煤矿煤与瓦斯突出治理、煤矿区甲烷温室气体减排的治本之策。依托国家重大科研仪器研制项目,以应力释放构造煤煤层气开发关键实验平台和工程装备原理机为基本定位,以开发理论创新、技术原理探索为先导,以装置、装备及其工艺技术为研究核心,应力释放构造煤煤层气开发理论技术研究取得重要和实质性进展。探索构建了应力释放煤层气开发理论技术基础,阐明了水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发的工程原理。水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发模拟试验系统已完成设计进入加工阶段,系列配套基础实验取得了重要数据;探索建立了构造煤储层应力释放与煤层气解吸扩散关系模型;揭示了应力释放构造煤煤层气开发煤储层渗透率变化规律。研发形成了构造煤储层大口径水平井双向往复式钻进+多级扩孔+复杂循环钻井液成井、水平井泵注+喷射诱导控制造洞穴应力释放与储层激励、气/水/高浓度煤粉混合物直井射流泵+配套井底装置组合高效举升、产出物地面高效重力分离+回收+水循环、煤层气应力释放开发装置(装备)数据采集和控制系统等应力释放构造煤煤层气开发关键技术。 展开更多

关键词 构造煤 原位煤层气 应力释放开发 煤与瓦斯突出

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构造煤中矿物质对孔隙结构的影响研究 被引量：19

13

作者 李明 姜波 +1 位作者 秦勇 刘杰刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期726-731,共6页

为查明矿物质对构造煤孔隙结构的影响,在构造煤宏观和显微构造变形及其孔隙结构特征分析的基础上,结合显微组分鉴定和工业分析实验研究,探讨了构造煤中矿物质对煤体变形和孔隙结构的影响。为突显孔隙结构对构造变形的响应和表征作用,提... 为查明矿物质对构造煤孔隙结构的影响,在构造煤宏观和显微构造变形及其孔隙结构特征分析的基础上,结合显微组分鉴定和工业分析实验研究,探讨了构造煤中矿物质对煤体变形和孔隙结构的影响。为突显孔隙结构对构造变形的响应和表征作用,提出了干燥无灰基和密度校正法,以期降低矿物质对孔隙结构的影响。研究表明:一般矿物质含量相对较高的煤体在相近的构造条件下,变形程度往往强于低矿物质含量的煤体,构造煤中黏土矿物发育区构造变形程度多会增强、变形性质可向韧性转变。同生矿物对构造煤的孔隙结构的影响主要体现在密度、组分和变形影响等方面,且以密度影响最为显著。密度校正法可有效消除密度的影响,使得体积孔容和体积孔比表面积能更好的反映构造煤的孔隙发育和构造破坏程度。 展开更多

关键词 构造煤 孔隙结构 矿物质 校正

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煤岩变质变形作用的谱学研究 被引量：19

14

作者 李小诗 琚宜文 +1 位作者 侯泉林 林红 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2176-2182,共7页

为了探讨不同变质程度煤在不同变形机制和变形强度影响下的结构成分演化,该文对淮北煤田经历不同变质变形作用的构造煤样品进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)和激光Raman光谱的测试和分析。FTIR显示,变质和变形作用对大分子结构的降解和... 为了探讨不同变质程度煤在不同变形机制和变形强度影响下的结构成分演化,该文对淮北煤田经历不同变质变形作用的构造煤样品进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)和激光Raman光谱的测试和分析。FTIR显示,变质和变形作用对大分子结构的降解和缩聚过程有着不同程度的影响;激光Raman光谱显示,变形作用导致大分子结构中次生结构缺陷的产生,变质作用对次生结构缺陷和芳族总量也有一定的影响。综合研究表明:韧性变形将应力作用转换成应变能,对降解和缩聚产生明显的影响,而脆性变形将应力作用转换成热能,促进降解的进行,对缩聚作用的影响较小。低变质阶段煤岩以降解作用为主,高变质阶段则以缩聚作用为主。在变质变形作用的影响下,脱落的小分子优先补充嵌入大分子结构的次生结构缺陷中或残留的芳环缩聚形成芳族结构,从而提高煤岩结构的稳定性,且韧性变形比脆性变形更容易导致次生结构缺陷的形成。 展开更多

关键词 构造煤 变质变形作用 变形机制 大分子结构 次生结构缺陷

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构造煤结构-成因新分类及其地质意义 被引量：160

15

作者 琚宜文 姜波 +1 位作者 侯泉林 王桂梁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期513-517,共5页

在详细研究沁水盆地和两淮煤田构造煤的基础上,结合前人的研究成果,扩展了构造煤的概念,提出了一套既适合于煤层气勘探开发又适合于煤与瓦斯突出防治的构造煤结构-成因分类方案.此分类方案是以构造煤的手标本或钻井煤芯为尺度,按构造变... 在详细研究沁水盆地和两淮煤田构造煤的基础上,结合前人的研究成果,扩展了构造煤的概念,提出了一套既适合于煤层气勘探开发又适合于煤与瓦斯突出防治的构造煤结构-成因分类方案.此分类方案是以构造煤的手标本或钻井煤芯为尺度,按构造变形机制分为脆性变形、脆韧性变形和韧性变形3个变形序列的10类煤. 展开更多

关键词 构造煤 结构-成因分类 构造应力 地质意义

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黔西发耳矿区构造演化及煤层变形响应 被引量：10

16

作者 李明 姜波 +2 位作者 林寿发 陈玮胤 张贵山 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1668-1673,共6页

在野外和井下构造观测,以及煤层的宏观和微观变形分析的基础上,结合区域构造背景分析,探讨了发耳矿区构造演化及其对煤层变形的控制作用。研究表明:发耳矿区以"带块相间,菱形组合"的构造格局为主要特征。虽然发耳矿总体构造... 在野外和井下构造观测,以及煤层的宏观和微观变形分析的基础上,结合区域构造背景分析,探讨了发耳矿区构造演化及其对煤层变形的控制作用。研究表明:发耳矿区以"带块相间,菱形组合"的构造格局为主要特征。虽然发耳矿总体构造相对简单,但晚古生代以来的多期构造活动性现象明显。燕山中期强烈的NWW-SEE向构造挤压,造成了大部分区域近NE向的褶皱和逆断层的形成以及边界断裂两侧NW向构造的发育;燕山晚期NNE-SSW向挤压及右旋剪切作用对早期构造有所强化和改造,NW-SE向的伸展作用则造成了NE向正断层的普遍发育。煤层构造变形形成了碎裂煤、碎斑煤和揉皱煤,其变形特征分别表现为多组节理和碎斑结构以及韧性揉皱的发育。早期煤层割理经燕山中期构造改造形成了普遍发育的垂直于层面的节理,燕山晚期顺层滑动节理的发育和对前期构造的差异改造造成了构造煤变形特征的分异。 展开更多

关键词 发耳矿区 构造演化 煤层 变形特征 构造煤

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沁水盆地柿庄地区构造煤定量分析及其物性特征 被引量：15

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作者 陈晶 黄文辉 +2 位作者 陆小霞 闫德宇 张谦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期732-737,共6页

构造煤由于煤体结构不稳定及低渗透率的特点影响了煤层气的开发,基于测井资料的煤体结构定量分析有利于识别构造煤,有效预防构造煤对煤层气的不利影响。利用煤岩地球物理响应特征及地质录井资料,对构造煤进行了识别。针对柿庄地区煤岩特... 构造煤由于煤体结构不稳定及低渗透率的特点影响了煤层气的开发,基于测井资料的煤体结构定量分析有利于识别构造煤,有效预防构造煤对煤层气的不利影响。利用煤岩地球物理响应特征及地质录井资料,对构造煤进行了识别。针对柿庄地区煤岩特点,首先进行测井响应参数与煤体结构之间地相关性探讨,主成分分析结果表明,柿庄地区构造煤的测井响应特征主要与声波时差、补偿中子、密度及井径等4个测井参数相关性较大,相关性均高达0.8以上,相比而言,电阻率测井参数与构造煤体之间相关性较弱。基于以上4种高相关性参数响应特点并结合柿庄地区煤岩骨架测井参数基值进一步提出了煤体结构指数e作为判识构造煤的指标,当e>1.8时,煤体结构普遍为构造煤。不同煤岩结构物性对比研究表明:与原生构造煤及碎裂结构煤相比,研究区构造煤具有低含气量、高演化程度及高黏土矿物含量的特点。 展开更多

关键词 构造煤 测井 定量分析 沁水盆地

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低中煤级构造煤超临界甲烷吸附特性及吸附模型适用性 被引量：20

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作者 宋昱 姜波 +2 位作者 李明 刘杰刚 刘和武 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2063-2073,共11页

综合分析了低中煤级构造煤甲烷超临界吸附特性,以及常用的吸附理论及其扩展模型对构造煤的适用性。Ⅰ类模型对最大吸附量(V_m)的拟合方差平均值表现为原生<碎裂<碎斑<片状<揉皱<碎粒<鳞片<糜棱煤,其中T和L-F对原... 综合分析了低中煤级构造煤甲烷超临界吸附特性,以及常用的吸附理论及其扩展模型对构造煤的适用性。Ⅰ类模型对最大吸附量(V_m)的拟合方差平均值表现为原生<碎裂<碎斑<片状<揉皱<碎粒<鳞片<糜棱煤,其中T和L-F对原生煤和脆性构造煤的V_m拟合效果较好。Ⅱ类模型对构造煤V_m的拟合方差高于Ⅰ类模型,其中T-BET-1和T-BET-2不适合于鳞片煤。Ⅲ类模型的拟合方差平均值表现为:碎斑<碎裂<原生<碎粒<揉皱<鳞片<糜棱煤,拟合偏差低于Ⅰ和Ⅱ类模型,其中DR1~DR3和DA-3模型可以有效计算鳞片煤和揉皱煤的V_m。DR1~DR3可以较好的反映糜棱煤的V_m。随着构造变形的增强,Ⅲ类模型的吸附饱和度逐渐增高,由单分子层不饱和吸附(原生、碎裂、碎斑),逐渐过渡为单分子层饱和吸附(碎粒、片状煤),再过渡为多分子层吸附(鳞片、揉皱、糜棱煤)。原生煤及构造煤吸附势(0~13 kJ/mol)分布均随着吸附空间的增大而逐渐降低。在达到最大吸附量时,吸附空间表现为原生≈碎裂<碎斑<碎粒≈片状<揉皱<糜棱≈鳞片煤。拟合偏差分析表明:E-L,L-F,L和T,对碎粒煤适应性最强;L,F,T和E-L适合于鳞片煤;L,F,E-L,TBET-3,DR1,DR2适合于揉皱煤;而模型F和T适合于糜棱煤。 展开更多

关键词 构造煤 等温吸附 吸附模型 吸附适用性

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临汾与保德地区构造差异性特征及其对煤层含气性的控制 被引量：18

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作者 陈红东 姜波 +2 位作者 屈争辉 汪吉林 王琳琳 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期510-517,共8页

为研究鄂尔多斯盆地东缘煤层含气性的构造控制作用,在野外构造变形特征系统研究的基础上,结合区域构造背景分析及构造应力场恢复,揭示了鄂尔多斯盆地东缘临汾和保德区块构造发育的差异性特征及其对煤储层含气性的控制作用。结果表明:研... 为研究鄂尔多斯盆地东缘煤层含气性的构造控制作用,在野外构造变形特征系统研究的基础上,结合区域构造背景分析及构造应力场恢复,揭示了鄂尔多斯盆地东缘临汾和保德区块构造发育的差异性特征及其对煤储层含气性的控制作用。结果表明:研究区主要经历了燕山期NW—SE向的构造挤压作用和喜马拉雅期NW—SE向的伸展作用;南部临汾区块燕山期NW—SE向的挤压作用强烈,发育NE—NNE向的逆冲断层和次级宽缓褶皱构造等,有利于煤层气的保存,即使后期叠加了一定的喜马拉雅期NW—SE向的伸展作用,使煤层气部分散失,但总体含量较高,且高值区与构造位置相关性很好;北部保德区块燕山期挤压构造变形作用不显著,喜马拉雅期NW—SE向的伸展作用较突出,NE向正断层较为发育,为煤层气的运移及散失提供了条件,致使煤层含气量相对较低。 展开更多

关键词 临汾地区 保德地区 构造应力场 构造变形 煤层含气量

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构造演化对煤与瓦斯突出的控制作用 被引量：62

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作者 韩军 张宏伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1125-1130,共6页

在分析中国煤与瓦斯突出空间分布特征的基础上,以区域构造演化为主线,从动态的、历史的角度分析了东北、华北和华南聚煤区构造演化过程以及构造发育、瓦斯赋存、煤体结构、应力状态的演化特征,阐明了构造演化对煤与瓦斯突出的控制作用,... 在分析中国煤与瓦斯突出空间分布特征的基础上,以区域构造演化为主线,从动态的、历史的角度分析了东北、华北和华南聚煤区构造演化过程以及构造发育、瓦斯赋存、煤体结构、应力状态的演化特征,阐明了构造演化对煤与瓦斯突出的控制作用,最后探讨了东北聚煤区、华北聚煤区和华南聚煤区的煤与瓦斯突出的一般模式,指出东北聚煤区煤与瓦斯突出与活动断裂密切相关,华北和华南聚煤区煤与瓦斯突出与煤体结构具有密切的关系。 展开更多

关键词 板块构造演化 煤与瓦斯突出 突出模式 构造变形 聚煤区

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