新密煤田裴沟矿主采煤层基质孔隙发育特征

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1、全日制硕士学位论文新密煤田裴沟矿主采煤层基质孔隙发育特征申请人姓名：宋播艺0指导教师：宋党育0学位类别：工学硕士0专业名称：地质资源与地质工程0研究方向：煤层气地质0河南理工大学资源环境学院二○一六年六月中图分类号：P618密级：公开UDC：单位代码：10460新密煤田裴沟矿主采煤层基质孔隙发育特征DevelopmentcharacteristicsofporesincoalfromPeigoumine,XinmiCoalfield申请人姓名宋播艺学位类别工学硕士专业名称地质资源与地质工程研究方向煤层气地质导师宋党育职称教授提交日期2016.06.05答辩日期2

2、016.06.06河南理工大学致谢本篇论文的完成得到了导师宋党育教授的巨大支持和帮助，从研究方向的选择、论文选题、基本框架构思及样品采集、实验测试及分析到后来的论文撰写和定稿等环节，都离不开宋老师的指引和精心指导。在跟随宋老师读研的三年时间中，无论生活、科研还是工作上的困惑和烦恼，都得到了宋老师的指点和帮助。接触过程中，宋老师为人正直、严于律己、宽以待人的人品，一丝不苟、脚踏实地的工作作风，严谨的治学和科研态度，张弛有度的处世心态都给我留下了深刻的印象，使我深深的明白人生路上，事无巨细，都非常重要，应尽心为之，尤其在学术创新的追求过程中，更加不能持有眼高手低的心

3、态。同时，宋老师的生活与工作作风、治学态度和处世心态也对我以后的学习和生活树立了一个良好的榜样，这些所耳濡目染的一切都将鞭策着我在当前及以后的学习和生活中要永思进取，不能懈怠，并且时刻提醒自己要戒骄戒躁、端正心态，抓住一切机会努力完善自己的不足与缺陷。在此对宋老师送出最真挚的祝福，愿你在以后的生活中身体健康，工作顺利，阖家幸福！同时也感谢李建林老师、郭巧玲老师、郑德顺老师、高迪老师、李云波老师等在学术和实验过程中给予的指导，感谢师兄袁镭硕士、李永志硕士和何进亚硕士在学术上的帮助，感谢李春辉硕士、唐军婷硕士、刘建国硕士、张喜阳硕士等在生活和实验方面的帮助和陪伴，感

4、谢余少凯硕士、姬莞莞硕士、吉小峰博士、何凯凯硕士等在生活和科研上给予的帮助，再次谢谢大家。最后感谢支持、鼓励和陪伴我度过大学研究生生活的所有同学、家人和朋友，愿大家都有一个美好的人生。摘要煤储层中普遍发育孔隙/裂隙，它们对煤层气的吸附、解吸、扩散和运移等过程有着非常重要的影响。煤的组成和不同的沉积埋藏史、构造演化史、煤化作用史、流体活动史和有机质生气史导致煤体内部孔隙/裂隙系统分布不一，尤以与矿井瓦斯突出密切相关的构造煤内部结构更为复杂。以河南省新密煤田裴沟矿主采煤层二1煤为研究对象，应用压汞法和低温氮气吸附法系统分析了全煤层的孔隙的孔容和比表面积的分布特征和变

5、化规律，结果表明：（1）煤层样品的孔容分布介于0.0175-0.0415ml/g，平均为0.0295ml/g，从底部到顶部呈水平震荡的“W”形分布，在不同孔径段的分布中多呈多峰型分布；22比表面积分布介于0.3010-1.3756m/g，平均为0.7305m/g，从底部到顶部呈震荡向下的“W”形变化，不同孔径段的分布呈明显的单/双峰分布；平均孔径分布介于77.72-284.47nm，平均为184.36nm，从底部到顶部呈震荡增大的趋势，孔隙形态以开放形或半封闭形孔隙为主。（2）相比煤层样品而言，直接顶/底板的孔容、BET比表面积均明显偏大，平均孔径则反之；此外，

6、孔隙形态主要以细颈瓶结构为主；较小孔径段的分形维数要偏小，较大孔径段则偏大。（3）相比低灰分的煤层样品而言，夹矸分层的孔容和平均孔径偏小，BET比表面积偏大，孔隙形貌的差异性却不明显；此外，在较小孔径段，夹矸分层的分形维数要偏小，而较大孔径段则反之。（4）压汞法可以测定5.50nm-400µm的孔/裂隙，低温氮气吸附法可以测定500nm以下的较小孔隙，加上假设条件及分析模型等多重因素的作用下导致两种方法在孔容、比表面积及平均孔径等参数出现明显差异；此外，结合分型理论及BJH模型等方法的分析可知压汞法可测煤孔隙的准确下限依据煤质的不同而不同，大致分布集中在80-2

7、00nm之间，低温氮气吸附法的可测上限在100nm左右。（5）在同一煤层的孔隙发育特征中，构造是控制孔隙发育的主要地质因素，但灰分的影响同样不可忽视，如高岭石和伊利石等无机矿物；但值得注意的是在多种因素的共同作用下，灰分对煤孔隙的影响有可能会复杂化，不同矿物对煤孔隙的相关影响还需要更多的实验去探讨总结。关键词：裴沟矿；二1煤；基质孔隙；压汞法；低温氮气吸附法；孔径分布IAbstractThecoalpores/fracturesplayanimportantroleinthecoalbedgasadsorption,desorption,diffusionand

8、migrationpro