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1.
煤是对应力和应变非常敏感的一种特殊岩石,在不同的应力-应变环境和构造应力作用下,煤的物理结构、化学结构及其光性特征等都将发生显著变化,从而形成具有不同结构特征的、不同类型的构造煤。构造煤在变形的过程中,镜质组反射率将发生规律性变化,并被较为广泛地应用于煤田构造的定量研究,高温高压变形实验也证实了这一现象。为了深入探讨煤镜质组光性组构变化的微观机理,将X-射线衍射、顺磁共振和核磁共振等技术应用于不同类型构造煤以及高温高压实验变形煤的化学结构研究。研究表明,构造煤化学结构演化与镜质组反射率的演化具有密切的内在联系,镜质组反射率的光性异常是构造煤化学结构演化在物理光学性质上的具体体现。不同类型的构造煤由于物理和化学结构上的不同,导致瓦斯含量和透气性等瓦斯特性上的重大差异,糜棱煤特殊的物理和化学结构决定了其高含气量和低透气性的特征,是矿井瓦斯突出的危险地带,因此,可以通过构造煤分布规律的研究,进行矿井瓦斯富集与突出危险性的评价与预测,为矿井瓦斯灾害的研究提供新的思路和方法。 相似文献
2.
实验变形煤结构的13C NMR特征及其构造地质意义 总被引：3，自引：0，他引：3
通过４件煤的高温高压实验样品及２件原始样品的＾１３Ｃ固体核磁共振研究,揭示了变形煤结构演化的微观机理及其与镜质组反射率光性变异的内在联系,阐明了不同应变环境中应力作用的差别在一定程度上控制了碳结构的演化,而镜质组反射率的差别正是煤结构差异的外在反映,因此,煤镜质组反射率光性组构真实地记录了煤变形历史中应力作用及应变环境特征,是煤田构造研究中极为重要的应变标志之一。 相似文献
3.
变形煤镜质组反射率演化的地化机理及其地质意义 总被引：4，自引：0，他引：4
通过X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)和核磁共振(NMR)等方法深入探讨了高温高压实验和构造煤样的化学结构演化特征,阐明了变形煤镜质组反射率的变化是其微观化学结构演化的外在反映。变形煤镜质组反射率的演化又受到应力和变形环境等因素的深刻影响,其真实地记录了构造变形历史中应力作用和应变环境等特征,是进行煤田构造研究的重要标志物之一 相似文献
4.
5.
显微组分物理化学性质是影响煤炭清洁高效利用和煤储层物性的重要因素,已经认识到决定显微组分性质的根本原因在于其大分子结构。为了揭示显微组分大分子结构演化特征及其控制因素,从显微组分大分子化学结构与物理结构、大分子结构演化的构造应力效应、煤变质全阶段大分子结构演化特征等方面,总结了国内外研究进展,分析了存在的不足。指出由于富镜质组煤的广泛分布和重要工业用途使之成为煤结构研究的主要对象,惰质组的研究则相对缺乏,阻碍了对煤特性的全面认识。提出“煤变质作用的热-应力条件决定显微组分结构演化、惰质组与镜质组大分子结构演化具有差异性”的研究思路,采用惰质组/镜质组高温高压模拟和热模拟实验并与自然序列变质-变形煤对比,研究显微组分结构演化特征及其控制因素。定量刻画显微组分大分子结构与温压条件的关系,揭示构造应力对显微组分化学结构和纳米孔隙结构的控制,确定煤变质全过程中惰质组大分子结构的演化路径,建立惰质组大分子动力学模型。上述研究成果将充实对煤微观结构演化及其控制因素的全面认识,为煤炭清洁高效利用和煤储层物性评价提供基础依据。 相似文献
6.
基于淮北矿区4个矿井共15块煤定向样品的镜质组反射率测试数据,在相容性调整的基础上,开展煤样镜质组反射率三维椭球体进行拟合。结合区域及采样地成煤后构造演化分析及煤样变形类型特征,深入研究煤镜质组反射率三维椭球体的方位和形状对应力、温度和变形结构的响应,并探讨其内在机理。结果显示:煤镜质组反射率三维椭球体最大—中间反射率所在平面的倾向多与区域应力来源方向相近,其原因可能归结于煤中芳香片层向垂直于岩石圈当中近水平构造应力和上覆地层压力的合力方向优势发育。垂直于挤压应力方向延伸的断层的干扰、煤变形程度和多期应力场的叠加效应是导致少数样品指示异常的主因。在多期应力场叠加影响区域,镜质组反射率定向会向后期应力方向发生不同程度偏转。但对于强变形构造煤,煤体颗粒间的移位旋转会削弱镜质组反射率重新定向偏转的程度,使其镜质组最大—中间反射率平面倾向主要指示前期应力来源方向。岩浆热异常是导致最大—中间反射率所在平面陡倾的主要因素之一。根据弗林参数,多数样品表现为扁椭球型,仅是煤正常演化的反映,而长椭球型则主要反映了岩浆热异常的的影响。 相似文献
7.
基于不同变形类型和程度煤样品的X 射线衍射分析（XRD）,研究了构造煤的结构演化及其应力- 应变环境。结果显示,
弱变形构造煤芳香结构参数面网间距（d 002）随煤化程度增高呈阶跃式减小,阶跃点为最大油浸镜质组反射率等于0.69% 左
右,阶跃点后变化不大;鳞片煤Ⅱ的面网间距最小,揉皱糜棱煤与片状碎裂煤Ⅱ相当,介于弱变形构造煤与鳞片煤Ⅱ之间,
揉皱煤的面网间距稍大于揉皱糜棱煤;堆砌度随煤芳香结构演化与面网间距协调变化。认为应力- 应变作用类型和程度的
差异控制了不同变形类型和程度构造煤的形成,应力- 应变作用不仅改变煤体宏观和微观结构,也影响着煤芳香结构的演
化,且不同类型和程度应力－应变作用的影响程度存在较大差异。形成构造煤的应力- 应变环境可分为脆性碎裂变形环境、
韧性变形环境和剪切变形环境三类。弱和中等脆性碎裂变形作用对煤芳香结构影响不大;韧性和剪切变形作用分别以一定
的温压条件和定向的应力作用为主要特征,前者有利于煤中杂原子团的脱落和新芳环的形成,后者有助于煤中分子结构的
有序化,均可促进煤中芳核的生长。 相似文献
8.
构造煤和高温高压实验变形煤的ＥＰＲ实验结果,充分显示了变形煤的ＥＰＲ参数具有随Ｒｏ,ｍａｘ的增大而呈现规律性演化的特征,在Ｒｏ,ｍａｘ〉４％以后煤结构演化机理向拼叠作用的转化在实验变形煤和构造煤中也有很好的体现。但是,变形煤Ｒｏ,ｍａｘ的增大除与温度和围压条件有关外,还深刻地受到定向压力或构造应力的影响,尤其是对镜质组反射率各向异性的增强、煤大分子结构有序畴及定向性的增大更具有极为重要的控制作用。 相似文献
9.
煤镜质组反射率光性组构变形实验研究 总被引：5，自引：0，他引：5
不同煤级煤的高温高压实验表明，在温、压和差异应力作用下，煤镜质组反射率值和各向异性都有一定程度增加，变形越强烈，增加越明显，尤其在中煤级中、晚期阶段更是如此。在变形过程中，反射率主轴将发生有规律的偏转，变形越强烈，最小反射率主轴越接近于最大挤压应力方向。随着变形的增强，镜质组反射率椭球由单向伸长同压缩型转化。 相似文献
10.
利用MPV—COMPACT型显微光度计对峰峰矿区通二井田煤镜质组反射率进行较系统的测试,发现井田内煤 3个光轴体主轴互相垂直,最大反射率轴倾角多数集中在 68°～69°之间,倾伏向有 3个方向,即近 280°、近 90°和近 180°。测区内煤的镜质组反射率椭球体的变形特征属于拉长型应变和压扁型应变。该井田煤镜质组反射率椭球体有限应变特征分析结果表明在煤系地层中,煤的最大镜质组反射率的方位除与区域构造应力场的作用有关外,还与其所处的局部构造位置有关。在断层附近,反射率Romax和Romin的差值随着距断层的距离增加而减小,且在断层面的两盘发生突变。这一特征有助于煤矿井下构造的预测。 相似文献
11.
本文通过不同温、压实验条件下,不同煤级煤的应力-应变曲线及超微变形构造特征分析,深入探讨了不同煤化程度煤的变形行为及其影响因素。阐明了高温高压和差异应力作用是促使煤结构由无序向有序方向转化,使大分子结构有序畴和定向性增大的重要因素。论述了温度和压力在不同的煤级和不同的实验条件下,具有不同的作用。在中煤级阶段,虽然围压的增大可在一定程度上提高煤的强度,但温度的影响更为重要。较高煤级在小应变阶段,温度起主导作用;而到了大变形阶段,围压的作用又逐渐上升到主导地位。在整个变形过程中,定向压力都是不容忽视的重要因素。 相似文献
12.
高温高压下煤变形的实验分析 总被引：3，自引：1，他引：2
通过对不同温度、压力实验条件下,不同煤级煤的应力－应变曲线特征分析,探讨了不同煤化程度煤的变形行为及其影响因素,论述了温度和压力在不同煤级和不同实验条件下具有的不同作用。在中煤级阶段,虽然围压的增大可在一定程度上提高煤的强度,但温度的影响更为重要。较高煤级在小应变阶段,温度起主导作用;而到了大变形阶段,围压的作用又逐渐上升到主导地位。此外,在一定的条件下,煤中气体的产生和释放对煤的变形行为具有显著 相似文献
13.
不同变质类型煤的电子顺磁共振特征对比分析 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对大别造山带前陆盆地石炭纪含煤岩系高煤级煤的电子顺磁共振分析,探讨了不同变质类型煤的芳香结构演化特征及其影响因素。结果表明高煤级煤的自由基浓度、线宽和兰德因子的演化具有较好的一致性,且随镜质体最大反射率的增大而呈规律性演化的趋势,构造应力作用促进和增强了环缩合作用和拼叠作用,有使煤超前演化的趋势。 相似文献
14.
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。 相似文献
15.
华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理 总被引：16，自引：2，他引：14
构造煤是在构造应力作用下,煤体发生变形或破坏的一类煤,在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分,而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构(<10 0 nm ) ,它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定,采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究,并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析,结果表明:不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类,可将孔径结构划分为过渡孔(15～10 0 nm )、微孔(5～15 nm )、亚微孔(2 .5～5 nm )和极微孔(<2 .5 nm ) 4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强,不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低,微孔及其下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔,过渡孔的比表面积大幅度降低,而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤,总孔体积、累积比表面积、N2 吸附量随着构造变形的增强,这些结构参数均迅速增加,但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比,孔隙参数的变化基本一致。但不同类型构造煤的变化又有所区别 相似文献
16.
Miroslav Košina 《International Journal of Coal Geology》1984,4(3):263-280
Proposals for new scientific classifications of bituminous coals are based on micropetrographic parameters, i.e. vitrinite reflectance as a criterion of the coalification and maceral composition, presupposed to express the connection between the genetic peculiarities and physical, chemical, and technological properties of the coal mass. In the case of coals with high inertinite contents, however, the utilizability of these parameters meets with difficulties resulting from the subjectivity of determining the different transitional material and from insufficient knowledge of inertinite behaviour at higher temperatures. In the case of the maceral-variable bituminous coals produced in the Ostrava-Karviná Coal Basin, these insufficiencies are not important since it is especially the expression of the variability of the properties of isometamorphic vitrinites, which has decisive effects up-on the course of the thermo-chemical transformations, that is of principal importance to the scientific classification of these coals.In the first approximation, the properties of isometamorphic vitrinites may be expressed by the parameter (H/O)at, closely connected with fluidity. While the micropetrographic parameters reflect in particular the peculiarities in the chemical structure of the aromatic parts of coal macromolecules, the parameter (H/O)at expresses the properties of the non-aromatic structures of vitrinite, significantly affecting the course of its thermal degradation. The experimental results show that the value of the parameter (H/O)at, fluidity and the course of degassing the coal of a lower coalification are independent of the maceral composition and vitrinite reflectance; also that the caking and coking properties of low-rank coals are especially dependent on the parameter (H/O)at and partially on the micropetrographic parameters. All these facts should be taken into consideration in preparing new scientific classifications of bituminous coals. 相似文献
17.
南票热变煤中不溶有机质的谱学研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对南票热变煤的Ⅰ·Ｒ、Ｒｏｃｋ—ｅｖａｌ与ＸＲＤ的研究，对其成煤母质、煤级、矿物与热变煤的物理化学结构演化等方面有了新的认识：该煤生成有低等生物参与；煤脱矿作用使脂肪结构优先低温氧化，煤中矿物对Ｓ２峰影响较大；Ｔｍａｘ、ＴＰＩ、ＯＰＩ、ｄ００２、Ｌｃ等为较好的成熟度参数，而ＨＩ、Ａ因子、Ｃ因子、脂芳比受成熟度与母质双重因素影响；ｄ００２、Ｌｃ与温度和有机质受热速度有关；镜质体反射率主要取决于稠环芳香结构规整程度；Ｌａ、Ｌｃ下降与Ｌａ／Ｌｃ＞１是热变煤特征；热变煤的物理化学结构演化类似区域变质煤。 相似文献