构造煤化学结构和组成特征及其瓦斯赋存、运移控制机理的研究

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1、...万方数据......中图分类号：TD712密级：0UDC：622单位代码：10460构造煤的化学结构和组成特征及其瓦斯赋存、运移的控制机理研究Studyonthecharacteristicsofchemicalstructureandcompositionoftectoniccoalanditscontrollingmechanismongasoccurrenceandmigration申请人姓名乔伟申请学位工学硕士学科专业矿业工程研究方向瓦斯地质及煤层气（采矿工程）勘探开发导师张小东职称副教授提交日期2012.4答辩日期

2、2012.6河南理工大学......万方数据......万方数据......河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：构造煤的化学结构和组成特征及其瓦斯赋存、运移的控制机理研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文版权使用授权书本学

3、位论文作者完全了解河南理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日......万方数据......万方数据......致谢本论文是在导师张小东副教授的悉心指导下完成的，在我的学业和本论文的选题到定稿过程中无不倾注着张老师的心血和汗水。张老师严谨求实的治学精神、踏实的工作作风

4、、务实创新的科研态度和宽厚待人的高尚品质影响和指引着我，将使我终生受益。在此，谨向张老师致以崇高的敬意和忠心的感谢！论文当中用到的萃取实验数据均在张老师指导下，由我和已毕业的专业硕士夏春鹏共同完成，实验过程中和测试数据分析过程中，河南理工大学材料科学与工程学院的贾建波老师和中原油田普光分公司天然气净化厂计量化验站的助理工程师简瑞女士也给予了很大帮助，另外，我的师弟苗书磊、孔令菲、张鹏及同届同学也在论文完成的过程中给予了我很多帮助，在此表示感谢！感谢河南理工大学能源科学与工程学院的各位领导和老师、研究生处的领导和老师在学习和生活上的

5、大力指导、关心和帮助！感谢我的父母对我的辛勤培养，他们大力的物质和精神支持使我积极努力向上，他们的恩情和期望将伴我终身！最后，感谢各位专家、教授在百忙之中评阅我的论文，不足之处敬请批评指导！......万方数据......万方数据......摘要本文以沁水盆地寺河矿和焦作煤田为研究区，在区内矿井井下采集不同构造部位的不同煤体结构煤样（原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤），对煤样进行溶剂萃取和族组分分离，基于常规工业分析及镜质组反射率测定的基础上，借助于现代测试手段和方法，对比研究了不同煤体结构煤的化学结构和组成的差异。根据本研究结

6、果分析和前人研究成果，探讨了构造煤对瓦斯赋存、运移的控制机理，丰富了矿井瓦斯赋存规律和煤与瓦斯突出危险性预测的理论研究方法和手段，研究成果对井下瓦斯灾害防治和地面煤层气开发具有一定的科学意义和实践价值。论文采用溶剂萃取的方法，对煤样分别用苯、四氢呋喃（THF）、1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、氯仿溶剂进行萃取，溶出小分子相，结合柱层析法，对煤样萃取物进行了族组分分离和测定。借助于傅立叶红外光谱（FTIR）对构造煤和原生结构煤的萃余物微晶结构及主要官能团组成进行测试，基于前人研究分析方法，对煤基质块表面分子与甲烷分子间的作用力进行

7、了初步探讨，分析了原生结构煤与构造煤的大分子结构特征的差异及其影响因素。借助于X射线衍射（XRD）和核磁共振（NMR）方法定量分析其主要官能团，厘定原生结构煤及构造煤大分子结构，研究构造煤的微观结构差异，以及煤的大分子结构随煤级和构造应力改变的变化规律，并探讨了引起构造煤结构变化的控制机理和控制因素。基于扫描电镜（SEM）、压汞法以及等温吸附实验的测试结果，结合前人对构造煤孔隙结构研究成果，系统探讨了不同煤体结构煤的孔隙结构、孔隙形态以及瓦斯吸附特征的差异；初步研究了瓦斯气体在构造煤中的扩散模式；分析了有效应力效应和煤基质收缩效应

8、对构造煤孔隙结构变化的影响，构建了构造煤发育区的煤储层渗透率演化模型，并结合煤层气井实际对模型进行了初步验证。结果表明，该模型一定程度上可以揭示寺河矿构造煤发育区煤层气井产气量较低的原因，具有一定的适用性。深入分析了构造煤化学结构和组成的专属性、孔