基于煤中甲烷赋存和运移特性的新孔隙分类方法

摘要：

煤中复杂的多尺度孔隙结构是瓦斯赋存的空间和运移的通道,厘清甲烷在不同孔隙中的赋存和运移特性对煤层瓦斯的抽采利用以及灾害防治具有重要意义.在过去的几十年中,学者们对煤中复杂孔隙结构进行了大量的研究与分类.随着孔隙测试技术的发展,以及对煤中甲烷赋存和运移特性的进一步认识,发现现有的煤孔隙分类方法存在不足.因此,对以往的孔隙分类方法进行全面回顾,并基于最新的煤中甲烷赋存和运移特性的研究成果,提出了 一种新的针对煤和甲烷系统的孔隙分类方法.将煤中孔隙结构划分为不可达孔(＜0.38 nm)、填充孔(0.38～1.50 nm,吸附相扩散)、扩散孔(1.50～100 nm,游离相扩散)和渗流孔(＞100 nm)4类,且煤中不同孔隙(填充孔、扩散孔和渗流孔)形成顺序串联,相同孔隙形成相互并联为主的连接模式.煤中甲烷主要以微孔填充形式吸附于填充孔中,填充孔中的吸附态甲烷作为煤层瓦斯运移的源头,以吸附相扩散的形式为扩散孔中的游离相扩散提供源源不断的甲烷分子,而扩散孔中运移的甲烷也汇总至渗流孔并不断渗流到抽采钻孔或煤壁表面.新的煤孔隙分类方法总结了甲烷分子在不同尺寸孔隙结构中的赋存形式(微孔填充吸附态、单分子层吸附态和游离态)及其运移特性,为从微观和宏观相结合角度进一步研究甲烷在煤中的赋存和运移规律提供了理论基础.

关键词：煤、甲烷、微孔填充、扩散、渗流、孔隙分类

所属期刊栏目：48

分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：212-225