16416.低滲透煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究及應(yīng)用

1、論文題目：低滲透煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究及應(yīng)用專業(yè)：采礦工程碩士生：劉正（簽名）指導教師：鄧廣哲（簽名）摘要采礦實踐中煤層諸多宏觀現(xiàn)象及宏觀性能和煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu)之間存在著本質(zhì)的聯(lián)系，微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究對于認識和解釋宏觀現(xiàn)象或性質(zhì)是一種行之有效的手段，對于各地區(qū)煤炭開發(fā)利用具有重要的價值和意義。本文采用現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)實驗測試與理論分析相結(jié)合的方法，對神華新疆烏魯木齊小紅溝煤礦低滲透煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu)展開研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：（1）通過對

2、新疆煤樣品B1~B6煤樣低溫氮吸附法實驗，測定了煤樣的比表面積、孔容、孔徑及孔隙分布情況，分析了各個煤樣吸脫附等溫線線型及孔徑分布規(guī)律，建立了煤層孔隙結(jié)構(gòu)的孔隙體積分維模型和孔隙面積分維模型兩種分形模型，指出兩種分維中任意一種分維均可反映煤層煤樣孔隙半徑分布情況，得出孔隙半徑分布分維是描述煤的孔隙結(jié)構(gòu)特性的一個重要參數(shù)，它反映了煤樣孔隙內(nèi)在的特征及煤層煤樣孔結(jié)構(gòu)的復雜程度，反映了多孔介質(zhì)孔隙的復雜性及形狀的不規(guī)則性。（2）通過掃描電鏡實

3、驗，觀察分析了煤層煤樣的微觀孔隙結(jié)構(gòu)類型以及表面礦物顆粒分布以及孔裂隙礦物填充情況，結(jié)合XRD實驗具體確定了這些礦物顆粒成分，指出一些特殊粘土礦物成分的存在既是煤層煤樣微觀孔隙結(jié)構(gòu)的組成部分，也將對煤體的宏觀性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。另外，基于SEM圖片數(shù)據(jù)，建立了煤樣孔隙表面分形維數(shù)模型和煤樣孔隙分布分維模型兩種平面分維模型，指出兩種分維數(shù)值大小關(guān)系基本一樣且均反映了孔隙分布的不均勻性。（3）最后通過兩例宏觀應(yīng)用研究，繼續(xù)深入研究煤層微觀孔隙

4、結(jié)構(gòu)，同時揭示了微觀孔隙研究和煤層宏觀性質(zhì)及宏觀現(xiàn)象聯(lián)系。首先，通過室內(nèi)試驗測試了煤樣的孔隙度和滲透率，分析了各分形維數(shù)與煤樣孔隙度和滲透率間關(guān)系，指出煤層孔隙結(jié)構(gòu)與物性參數(shù)之間關(guān)系；又通過對煤樣SEM圖片進行圖像處理，利用分形研究手段提取了煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的分形系數(shù)，對煤巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)進行了多尺度精確描述，并將此煤巖多尺度分形特征成功用于流體運移機理解釋。Subject：ResearchApplicationoftheMicros

5、copicPeStructureacteristicsofLowPermeabilityCoalSeamSpecialty：MiningEngineeringName：LiuZheng(Signature)Instruct：DengGuangzhe(Signature)ABSTRACTTherearenatureconnectionsbetweenmicroscopicpestructureofcoalseamlotsofmacrosc

6、opicphenomenamacroscopicpropertiesincoalminingpracticeitisaneffectivetoolofunderstinginterpretationofmacroscopicphenomenanaturehasanimptantvaluemeaningfthedevelopmentutilizationofcoaleachregionbytheresearchofmicroscopicp

7、estructure.InthispaperthemicroscopicpestructureoflowpermeabilitycoalseamintheShenhuaXiaohonggoucoalminelocatedinUrumqihasbeenstudiedbythecombinationmethodsoffieldresearchlabatyexperimentstheeticalanalysisthemaincontentsc

8、onclusionsareasfollows:（1）ThroughthecryogenicnitrogenadsptionmethodthesurfaceareapevolumepesizepedistributionoftheB1samplestoB6samplesfromXinjiangXiaohonggoucoalminehavebeendeterminedthetypesofadsptiondesptionisothermsth

9、epedistributionofthevariouscoalsampleshavebeenanalyzedtwokindsoffractaldimensionmodelincludingpevolumefractalmodelpeareafractalmodelofthecoalseampestructurehavebeenestablishedpointingoutthateitheroftwokindsoffractaldimen

10、sionmayreflectperadiusdistributionofthecoalseamsamplesconcludingthattheposityradiusdistributionofthefractaldimensionisanimptantparametertodescribetheacteristicsofthepestructureofcoalwhichreflectstheinherentacteristicsoft

11、hecoalsamplepositythecomplexityofpestructureofcoalseamswhichreflectsthecomplexityofthepousmediatheirregularitiesofpeshape.（2）Throughthescanningelectronmicroscopyexperimentsthemicroscopicpestructuretypesurfacemineralparti

12、clesizedistributionpefracturemineralfilledsituationofcoalseamssampleshavebeenobservedanalyzedthesemineralparticlescompositionshavebeenspecificallyidentifiedcombinedwiththeXRDexperimentspointingoutthatthepresenceofsomespe