不同颗粒粒径下型煤孔隙及发育程度分形特征
中低煤阶煤层气储层孔隙结构分段分形特征
中低煤阶煤层气储层孔隙结构分段分形特征王镜惠【摘要】为明确韩城、保德区块煤岩孔隙结构分形特征,基于火柴棍模型,推导了新的分形特征表征方法,并利用扫描电镜实验和压汞实验数据对新方法进行验证,在此基础上研究了中、低煤岩孔隙结构分形特征.结果表明,火柴棍模型更能精确表征中、低煤阶煤岩的双重孔隙结构特征.在双对数坐标中,进汞饱和度与毛管压力成双线性关系,即以半径1μm为界,中低阶煤岩孔隙结构具有分段分形特征,孔隙和裂缝具有不同的分形区间和分形维数.韩城、保德区块裂缝分形维数和孔隙分形维数分别在2.80～2.98和2.17～2.33,且裂缝分形维数随孔隙分形维数增加而增加,两类分形维数均随平均孔隙半径、孔隙度和渗透率的增加依次降低.表明煤岩分形维数可以作为储层评价的关键指标,分形维数越小,储层物性越好.煤岩分形维数能够表征其孔隙结构的非均质性,分形维数越大,孔隙结构非均质性越强.韩城、保德区块割理、裂缝的分形维数远远大于孔隙分形维数.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2019(032)004【总页数】7页(P26-32)【关键词】中低煤阶;孔隙结构;分段分形;特征;煤层气开发【作者】王镜惠【作者单位】榆林学院化学与化工学院,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TE371鄂东缘是我国中、低阶煤层气商业化开发的主要地区，位于晋西挠折带北段，主力煤层为山西组4+5号煤和太原组8+9号煤[1]。
煤储层孔隙度较低，一般为2.6%~9.4%，平均为5.22%，且以小孔微孔为主。
渗透率分布在0.01~4.90 mD，为低渗、特低渗储层。
主要以宽度<5 μm、长度<1 mm的裂缝为主，裂缝与基质孔隙交叉分布，为典型的双重孔隙储层。
因此，研究区域煤岩孔隙结构复杂，难以定量评价孔隙结构及其对煤层气开发的影响。
分形理论为储层和孔隙结构定量评价提供了有效手段[2⁃3]，目前许多学者对高煤阶煤岩孔隙结构的分形特征进行了研究，徐龙君等[4]研究了煤微孔表面的分形维数，王文峰等[5]应用分形理论研究煤孔隙结构，傅雪海等[6]研究了煤储层孔、裂隙系统分形特征，均认为煤层气储层具有分形特征。
不同粒径煤尘理化特性及降尘实验研究
不同粒径煤尘理化特性及降尘实验研究煤尘是煤矿五大灾害之一,其严重影响矿井的高效生产和工人的生命健康。
自2005年以来,我国发生11起与煤尘有关的爆炸事件,共造成397人死亡;每年约有10000例尘肺病案例,其中约1900例死亡。
呼吸性粉尘由于粒径较小,其理化性质与大颗粒间产生显著差异,更容易悬浮于空气中,导致煤尘爆炸和尘肺病。
因此,研究粒径变化对煤尘理化特性及降尘过程的影响是十分必要的。
本文选取大柳塔褐煤、补连塔长焰煤、鹿洼1/3焦煤、黄岩汇无烟煤,系统地研究了同一煤化程度的粉尘在不同粒径条件下的理化性质、吸附性和润湿性的变化情况,并利用SPSS软件得到煤尘润湿性的主要影响因素,结合喷雾降尘实验测定并分析了粒径变化对煤尘沉降的影响。
利用SEM和低温液氮吸附仪研究了不同粒径煤尘的表面形态、孔隙结构及比表面积的变化,结果表明,煤尘具有典型的分形特征,随着粒径的减小,粒度分形维数和表面分形维数增大,煤尘表面更加粗糙;同一煤种不同粒径的粉尘,其吸-脱附曲线形态基本一致;随着颗粒的细化,煤中所含小尺度孔增多,BET比表面积和BJH总孔容增加。
利用FT-IR、电泳仪和紫外分光光度计研究了粒径对煤尘表面官能团、zeta 电位、吸附性的影响。
结果表明,随着粒度的减少,煤尘所含芳香烃(以芳香环和取代苯类为代表)增大,含氧官能团羟基、羧基和羰基减小。
煤尘经细化后表面电负性增大,颗粒间静电斥力增大,使其难以团聚沉降。
随着颗粒尺寸的缩小,煤尘对药剂的平衡吸附量增加,吸附动力学常数减小,达到平衡所需时间越长,导致颗粒表面吸附未完成,降尘效率降低。
采用接触角法和煤尘沉降实验测定了不同粒径煤尘的润湿现象,发现随着粒径的减小,煤尘接触角和沉降时间增大,表面疏水性增强;结合SPSS多元逐步回归分析,筛选出煤尘润湿性的显著影响因素是表面分形维数、羧基和羟基。
利用自制喷雾降尘实验系统,测定了四种变质程度煤样分别在不同粒度时的抑尘效率,分析了造成不同粒径煤尘沉降差异的原因。
大气颗粒物的形貌特征与成因研究
大气颗粒物的形貌特征与成因研究近年来，大气污染问题备受关注，其中大气颗粒物成为了研究的重点之一。
大气颗粒物的形貌特征与其成因紧密相关，深入研究大气颗粒物的形貌特征与成因可以帮助我们更好地了解其来源和对环境及健康的影响。
大气颗粒物主要由气溶胶组成，其直径一般小于10微米，包括细颗粒物（直径小于2.5微米）和可吸入颗粒物（直径小于10微米）。
不同粒径的颗粒物对人体健康影响不同，细颗粒物更容易进入呼吸道和肺部，对健康的影响更为严重。
大气颗粒物的形貌特征非常复杂，包括形状、尺寸、结构等方面。
通过电子显微镜等高分辨率仪器的观察，可以看到颗粒物的表面形态不规则，有时呈现出球形、棒状、纤维状等不同形状，其表面可能有裂纹、孔隙或凹凸等结构。
这些形貌特征与颗粒物的成因有关。
大气颗粒物的成因可以分为自然源和人为源两大类。
自然源包括风沙、火山喷发和生物气溶胶等，而人为源则包括工业排放、交通尾气、燃煤和生物质燃烧等。
不同成因的颗粒物在形貌特征上存在差异。
自然源颗粒物往往具有较为规则的球形或纤维状形态。
例如，风沙颗粒主要呈现出球状或棒状，并且表面可能有裂纹和孔隙。
火山喷发产生的颗粒物则呈现出玻璃状或胶状形态。
生物气溶胶通常为纤维状或球状颗粒，常见的生物气溶胶包括花粉、真菌孢子和细菌等。
人为源颗粒物的形状和特征多种多样，取决于其具体的成因。
工业排放的颗粒物常常具有复杂的形态和结构，可能含有颗粒物的聚集或聚团。
交通尾气中的颗粒物则往往比较细小，呈现出球状或棒状，并且表面通常比较光滑。
燃煤和生物质燃烧产生的颗粒物常常呈现出碳状、链状或球状，表面可能有孔隙和裂纹。
了解大气颗粒物的形貌特征对于源解析、环境监测以及治理措施的制定都具有重要意义。
通过观察颗粒物的形状和尺寸，可以初步推测其可能的来源。
例如，如果颗粒物呈现出碳状和链状，且表面有孔隙和裂纹，很可能是燃煤或生物质燃烧产生的。
而如果颗粒物呈现出球状或纤维状，并且表面光滑，很可能是交通尾气或者工业排放的。
煤岩孔隙结构分形特征表征方法研究
煤岩孔隙结构分形特征表征方法研究徐欣;徐书奇;邢悦明;贾慧敏【摘要】煤岩孔隙结构对煤层气解吸、扩散、渗流具有重要影响.分形理论为孔隙结构研究提供了有效的方法,但目前对煤岩孔隙分形特征的表征方法尚未形成统一认识,需要进一步研究.从分形定义出发,建立了新的煤岩孔隙结构分形特征表征方法,然后通过煤岩压汞实验对分形定义法和文章新建方法进行对比评价,最后对煤岩分形区间和分形维数进行了探讨.结果表明,通过文章提出的毛管压力法确定的分形区间和分形维数与通过分形定义法得到的结果非常接近,是表征煤岩孔隙结构分形特征的有效方法;煤岩在整个孔隙空间上具有分形特征,且其分形维数能够有效表征煤储层非均质性,分形维数越大,煤储层物性越差,非均质性越强.%Pore structure of coal rock has significant effect on the adsorption,diffusion and even seepage behavior of CBM.The fractal theory provides an effective method for the study of the pore structure,while there has not yet been a unified understanding of how to characterize the fractal features of pore structure of coal rock.Based on the fractal definition,we propose a new characterizing method for the fractal characteristics of coal pore structure.Then,mercury injection experiments are carried out to compare the new method proposed by this paper with the fractal definition method.At last,the fractal zone and fractal dimension values have been discussed.The results show that the fractal zone and fractal dimension values calculated by the capillary pressure method proposed by this paper are nearly equal to the values calculated by fractal definitionmethod.So,the capillary pressure method is an effective method to identifythe fractal features of pore structure of coal.The fractal dimension values can reflect the heterogeneous features of coal reservoir.When the fractal dimension values grow larger,the physical properties of reservoirs become poorer and the heterogeneous features of coal reservoir become stronger.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)003【总页数】3页(P148-150)【关键词】中高阶煤岩;孔隙结构;分形理论;表征方法;煤层气【作者】徐欣;徐书奇;邢悦明;贾慧敏【作者单位】长江大学教育部油气资源与勘察技术重点实验室,湖北武汉430100;长江大学地球科学学院,湖北武汉430100;重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆401331;重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆401331;中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城046000【正文语种】中文【中图分类】TD713煤层气开发是通过持续排水降低储层压力[1]，使吸附在煤基质表面的甲烷经过解吸、扩散、渗流3个环节进入井筒[2]，3个环节紧密衔接，且均受煤岩孔隙结构控制和影响[3]，因此，研究煤岩孔隙结构对煤层气开发具有重要意义。
大气颗粒物的尺寸分布与形态特征分析
大气颗粒物的尺寸分布与形态特征分析大气颗粒物是指悬浮在大气中的微小颗粒，它们由自然和人为活动产生，对人类健康和环境造成了严重的影响。
了解大气颗粒物的尺寸分布和形态特征对于有效应对大气污染具有重要意义。
本文将从尺寸分布和形态特征两方面进行探讨。
一、尺寸分布的分析大气颗粒物的尺寸分布是指颗粒物在不同直径范围内占总量的比例。
通常根据直径将其分为可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和超细颗粒物（PM0.1）。
这三种颗粒物的尺寸范围分别是10微米以下、2.5微米以下和0.1微米以下。
研究表明，大气颗粒物的尺寸分布与其来源有着密切关系。
例如，工业排放和路面扬尘是PM10的主要来源，而燃煤和机动车尾气是PM2.5的主要来源。
而PM0.1的主要来源则是交通尾气和工业废气等微小颗粒。
此外，尺寸分布还受地理环境和气象条件等因素的影响。
例如，干燥的气候有利于颗粒物的悬浮和传播。
尺寸分布的分析可以帮助我们了解大气污染物的来源和传输途径。
通过对不同尺寸的颗粒物进行采样分析，可以确定主要的污染源，并制定相应的防治措施。
此外，尺寸分布的分析还有助于评估颗粒物对健康的影响。
较大的颗粒物会在呼吸道中停留较短时间，对人体影响相对较小，而细小的颗粒物更容易进入肺泡，对人体健康的威胁更大。
二、形态特征的分析大气颗粒物的形态特征指的是其外部形状和内部结构的特征。
颗粒物的形态特征对颗粒物的来源、组成和毒性等具有重要影响。
颗粒物的外部形状主要包括球形、半球形、棱柱形等。
球形颗粒物通常是最稳定的形态，能够更好地保持其物理和化学性质。
半球形和棱柱形颗粒物则较不稳定，容易发生化学反应和聚集。
此外，颗粒物的形状也会影响其在大气中的输送和沉降速率。
不同形状的颗粒物会因为空气动力学的作用而沉降速率不同。
颗粒物的内部结构主要包括表面结构和孔隙结构。
表面结构指的是颗粒物表面的化学成分和形态特征，而孔隙结构指的是颗粒物内部的空隙和孔洞。
表面结构对颗粒物的吸附和反应具有重要影响，而孔隙结构则决定了颗粒物的储存和释放能力。
不同煤阶煤孔隙分布特征及其对煤层气开发的影响
7. 82 14. 33
2. 42 0. 05
11. 25 1. 00
49. 14 66. 72
37. 19 32. 23
TH － 01 0. 50
2. 29
34. 60
13. 60
32. 20
19. 60
0. 10
1. 40
39. 90
58. 70
TH － 02 0. 53
2. 80
39. 60
7. 40
0. 64 2. 62 2. 71
— 10. 00 9. 74
19. 70 7. 66 6. 61
4. 30 8. 84 13. 37
52. 00 59. 44 61. 43
24. 00 24. 06 18. 60
34. 80
18. 20
0. 10
0. 80
44. 90
54. 20
TH － 03 吐哈盆地
TH － 04
0. 54 0. 54
2. 99 4. 23
39. 40 51. 00
4. 30 5. 00
36. 50 31. 40
19. 80 12. 60
0. 00 0. 10
0. 30 0. 70
45. 30 68. 00
第 41 卷第 4 期
2013 年 4 月
煤炭科学技术
Coal Science and Technology
Vol. 41 No. 4 Apr． 2013
不同煤阶煤孔隙分布特征及其对煤层气开发的影响
刘爱华1，2 ，傅雪海2，3 ，梁文庆1，2 ，路 露1，2 ，罗培培1，2
（ 1. 中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221008； 2. 中国矿业大学 煤层气资源及成藏过程教育部点实验室，江苏 徐州 221008； 3. 新疆大学 地质与矿业工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047）
表征孔隙及颗粒体积与尺度分布的两类岩土体分形模型
表征孔隙及颗粒体积与尺度分布的两类岩土体分形模型陶高梁张季如摘要：国内外大量研究表明岩土体具有分形特征。
目前，国内已有许多孔隙体积分形模型、颗粒体积分形模型及孔径、粒径分布分形模型，但是，这些模型种类繁多，有些结论甚至相互矛盾，还没有形成统一公认的分形模型。
再者，上述模型都是由不同学者分别提出，模型之间的联系与区别尚不清楚。
事实上，岩土体是由孔隙和颗粒组成的统一体，孔隙体积分形模型、颗粒体积分形模型及孔径、粒径分布分形模型之间必然存在内在联系。
本文以著名的Sierpinski垫片和Menger海绵模型为基础，提出了由孔隙体积分形模型、颗粒体积分形模型及孔径或粒径分布分形模型组成的两大类岩土体分形模型，指出了模型间的内在联系。
通过比较与分析，发现该两类岩土体分形模型能将许多著名模型统一起来，从而形成了两类统一的岩土体分形模型。
本文通过分析Katz对砂岩的实验结果，发现砂岩的分形特性可采用第一种分形模型表示，文中还以软黏土微观孔隙电子扫描数据为基础，证明了软黏土满足第二种分形模型。
关键词：；岩土体；孔隙体积；颗粒体积；孔径；粒径；分形模型1 前言由Mandelbrot(1977,1982)创建并发展的分形（fractal）理论已被广泛地应用于众多的领域。
大量研究表明，由形状与大小各异的岩土体颗粒和孔隙组成的岩土体具有分形特性[1~25]。
自分形理论应用于岩土体以来，国内外学者提出了许多岩土体颗粒或孔隙的分形模型[1~19]，并在此基础上研究了岩土体的孔隙率、运输特性、渗透性和结构性本构关系等等，已取得了很好的效果。
但是，目前岩土体分形种类繁多，分别由不同学者提出，模型之间的联系与区别尚不清楚，有些模型看上去还相互矛盾，模型的适用范围有待查清、以免发生分形模型的错用，因此，有必要对岩土体分形模型进行深入研究，有待提出比较统一的、有明确适用范围的岩土体分形模型，以利于分形理论在岩土工程中进一步的应用。
本文首先总结了国内外学者提出的主要岩土颗粒分形模型（包括颗粒体积分形模型和粒径分布分形模型）和孔隙分形模型（包括孔隙体积分形模型和孔径分布分形模型）。
不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因
不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因煤是一种主要由有机质组成的沉积岩，形成过程中经历了不同的演化阶段。
根据煤的成熟度不同，可以将煤分为不同的煤级，包括褐煤、烟煤和无烟煤。
不同煤级的微孔和介孔特征也会有所差异。
本文将讨论不同煤级的微孔介孔演化特征及其成因。
首先，我们来看褐煤。
褐煤是成熟度最低的煤级，通常含有较高的水分和挥发分。
褐煤的微孔主要由孔隙和裂隙组成。
由于其成熟度低，褐煤的孔隙结构主要是原始孔隙和线粒体孔隙。
原始孔隙是在有机质成煤过程中保存下来的原始气体或液体的孔隙，而线粒体孔隙是由焦油和类焦油的排出所形成的孔隙。
褐煤的介孔主要是微孔和疏水孔隙。
微孔由褐煤中具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙则是由于煤中具有较多的疏水基团而形成。
接下来，我们来看烟煤。
烟煤是褐煤和无烟煤之间的中间煤级，接近于无烟煤。
烟煤的微孔主要由孔隙和裂隙组成。
由于其成熟度较高，烟煤的孔隙结构主要是原始孔隙和线粒体孔隙，但相比褐煤，烟煤的孔隙度较低。
烟煤的介孔主要是微孔和疏水孔隙。
微孔由烟煤中具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙则是由于煤中具有较多的疏水基团而形成。
此外，烟煤还会有部分开放孔隙，这些孔隙可以直接与外界相连。
最后，我们来看无烟煤。
无烟煤是成熟度最高的煤级，通常含有较低的挥发分和较高的固定碳。
无烟煤的微孔主要由孔隙和裂隙组成。
由于其成熟度最高，无烟煤的孔隙主要是线粒体孔隙和阻塞孔隙。
线粒体孔隙是由焦油和类焦油的排出所形成的孔隙，而阻塞孔隙是由于孔隙内的有机质成为胶结物而形成。
无烟煤的介孔主要是微孔和疏水孔隙。
微孔由无烟煤中具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙则是由于煤中具有较多的疏水基团而形成。
以上是不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因的简要介绍。
总体而言，随着煤的成熟度增加，煤的孔隙度和孔隙结构会发生变化。
煤级较低的褐煤主要以原始孔隙为主，而煤级较高的无烟煤主要以线粒体孔隙和阻塞孔隙为主。
介孔则主要由微孔和疏水孔隙组成，微孔通常由具有丰富孔隙结构的组分形成，而疏水孔隙通常由煤中具有较多疏水基团的组分形成。
表征孔隙及颗粒体积与尺度分布的两类岩土体分形模型
表征孔隙及颗粒体积与尺度分布的两类岩土体分形模型陶高梁张季如摘要：国内外大量研究表明岩土体具有分形特征。
目前，国内已有许多孔隙体积分形模型、颗粒体积分形模型及孔径、粒径分布分形模型，但是，这些模型种类繁多，有些结论甚至相互矛盾，还没有形成统一公认的分形模型。
再者，上述模型都是由不同学者分别提出，模型之间的联系与区别尚不清楚。
事实上，岩土体是由孔隙和颗粒组成的统一体，孔隙体积分形模型、颗粒体积分形模型及孔径、粒径分布分形模型之间必然存在内在联系。
本文以著名的Sierpinski垫片和Menger海绵模型为基础，提出了由孔隙体积分形模型、颗粒体积分形模型及孔径或粒径分布分形模型组成的两大类岩土体分形模型，指出了模型间的内在联系。
通过比较与分析，发现该两类岩土体分形模型能将许多著名模型统一起来，从而形成了两类统一的岩土体分形模型。
本文通过分析Katz对砂岩的实验结果，发现砂岩的分形特性可采用第一种分形模型表示，文中还以软黏土微观孔隙电子扫描数据为基础，证明了软黏土满足第二种分形模型。
关键词：；岩土体；孔隙体积；颗粒体积；孔径；粒径；分形模型1 前言由Mandelbrot(1977,1982)创建并发展的分形（fractal）理论已被广泛地应用于众多的领域。
大量研究表明，由形状与大小各异的岩土体颗粒和孔隙组成的岩土体具有分形特性[1~25]。
自分形理论应用于岩土体以来，国内外学者提出了许多岩土体颗粒或孔隙的分形模型[1~19]，并在此基础上研究了岩土体的孔隙率、运输特性、渗透性和结构性本构关系等等，已取得了很好的效果。
但是，目前岩土体分形种类繁多，分别由不同学者提出，模型之间的联系与区别尚不清楚，有些模型看上去还相互矛盾，模型的适用范围有待查清、以免发生分形模型的错用，因此，有必要对岩土体分形模型进行深入研究，有待提出比较统一的、有明确适用范围的岩土体分形模型，以利于分形理论在岩土工程中进一步的应用。
本文首先总结了国内外学者提出的主要岩土颗粒分形模型（包括颗粒体积分形模型和粒径分布分形模型）和孔隙分形模型（包括孔隙体积分形模型和孔径分布分形模型）。
μCT技术研究煤的孔隙结构和分形特征
和 孔 隙 数 量 。煤 孔 隙分 形 维 数 Ｄ 的变 化 与 孔 隙 分 布 特 征 密 切 相 关 ， 有 效地 反映 了孔 隙结构 的非 均质性 。
孔隙率 、 渗透 率 与 分 形 维 数 呈 现 显 著 的幂 指 数 正 相 关 关 系 。 由 此 指 示 ， 基 于显 微 Ｃ Ｔ 切 片 的煤 孔 隙 分 形 维 数 可 作 为 煤 储 层 孔 隙特 征 和 渗透 性 评 价 的 定 量 指 标 之 一 。 关 键 词 ：孔 隙 结 构 ；显 微 Ｃ Ｔ；分 形 维 数 ；盒 维 数 法
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｐ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｓ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ １ ．Ｔｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ． ｎ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ。 ａ ｎ ｄ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｏ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ４ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ
不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其研究意义
深度研究报告：不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其研究意义1. 研究目标本次研究旨在探究不同煤体结构的煤样中的孔隙结构分形特征，并分析其对煤体物理性质和工程应用的影响。
具体目标如下： - 分析不同煤体结构的孔隙结构特点；- 确定各种类型孔隙在不同类型煤中的分布特征； - 探讨孔隙结构分形特征与煤体物理性质之间的关系； - 提出针对不同孔隙结构的优化开采和利用方法。
2. 方法2.1 样品采集与制备从不同地质条件下采集具有代表性的不同类型（如无烟煤、焦化煤、褐煤等）的煤样。
将采集到的样品进行预处理，包括去除杂质、粉碎成合适粒度等。
2.2 孔隙结构表征选取合适的方法对样品中的孔隙结构进行表征，常用方法包括： - 红外光谱分析：通过红外光谱仪对煤样进行扫描，分析不同结构孔隙的红外吸收特征。
- 气体吸附法：利用比表面积仪、孔径分析仪等设备，测定煤样的比表面积、孔径分布等参数。
- 压汞法：利用压汞仪测定煤样的总孔隙体积、微孔和介孔的体积等。
2.3 分形分析采用分形理论对煤样中的孔隙结构进行分析，常用方法包括： - 盒计数法：根据盒计数法原理，通过对图像或数据进行盒子划分和统计，计算得到煤样中不同尺度下的盒数-边长关系曲线，并求取其斜率作为分形维数。
- 自相似法：通过对图像或数据进行幂律拟合，获得自相似维数和Hurst指数等参数。
2.4 数据处理与统计将实验获得的数据进行整理和处理，并运用适当的统计方法（如相关性分析、方差分析等）对结果进行验证和解释。
3. 发现3.1 孔隙结构特点通过对不同类型煤样的孔隙结构表征和分形分析，发现以下特点： - 不同类型煤样的孔隙结构存在明显差异，无烟煤中多为均匀排列的小孔隙，焦化煤中含有较多的微孔和介孔，褐煤中常见大孔隙和裂缝。
- 煤样中的孔隙结构具有分形特征，表现为自相似性和尺度效应。
不同类型煤样的分形维数存在差异。
3.2 孔隙结构与物理性质关系通过对数据处理与统计分析，得出以下结论： - 煤样中的比表面积与其孔隙结构分形维数呈负相关关系。
煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型
煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型最近，煤矿安全管理法规的实施，加强了安全状况的检查和控制，从而严格控制了煤矿的安全状况。
同时，提出了对煤矿安全性能进行评价的基础技术，以避免安全事故的发生。
这就要求煤矿安全性能评价必须更加科学和透彻。
因此，研究可以以评估煤矿安全性能的细粒度结构为依据，进一步探究煤矿的安全性能。
既然研究的目的是评估煤矿安全性能，那么也就涉及到煤矿采矿的粒度分布特征。
为此，研究者将综合考虑煤矿的历史采矿量，结合地质结构特征，确定煤矿的粒度分布特征，以检测煤矿安全性能。
一般来说，粒度分布特征可以通过休止角等把握，并将它们用于煤矿安全性能评价。
因此，本文将针对煤矿安全性能评价，提出基于煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型。
首先，研究者将对煤矸石粒径分布及其表征方法通过观测和统计分析进行检测。
其次，研究者将通过煤矸石粒径分布及曲线拟合进行休止角测量，并建立基于曲线拟合结果的煤矸石安全性能评价模型。
最后，研究者将对基于煤矸石粒径分布及休止角的评价模型进行分形性能分析，进而提出煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型，分析不同煤矸石粒径分布的影响下的煤矸石的安全性能，得出有效的安全性能评价结论。
煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型是一种独特的方法，对于煤矿安全性能的评价可以从不同角度得到全面的评估结果。
这种分形评价模型既可以检测煤矿粒度分布特征，又可以分析煤矸石安全性能可能产生的影响。
因此，本文根据煤矸石粒径分布及其休止角的分形评价模型，对煤矿安全性能进行了评价，并进一步对其进行了分析与讨论。
因此，本研究可以提供有效信息来指导煤矿安全性能的评估和改善，从而实现煤矿安全、高效、可持续的安全状况。
此外，煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型，可以作为未来煤矿安全性能评价的标准模型，以促进煤矿安全性能研究的发展。
总之，本文以《煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型》为标题，提出了煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型，以及它的分形性能分析。
煤 孔形态
煤孔形态煤是一种重要的化石能源，其成因是由于古生物和植物残体在长时间的埋藏和压缩下形成的。
煤的形态很多样，其中最重要的属性就是孔隙度，孔隙度的大小对煤的性质、利用价值以及在工业生产中的应用都有着重要的影响。
煤的孔隙度是指煤中的空隙、裂隙和孔隙的总体积占整个煤样的体积比例。
孔隙度主要取决于原始植物材料的类型、埋藏环境及火成岩侵蚀等因素。
煤孔形态则是指煤中孔的形状、大小和分布特征，目前主要有裂隙孔、孔状孔和肝腐孔三种类型。
裂隙孔是指在煤体中由于地壳运动等原因形成的裂缝、裂隙和断层等狭长的空隙，这种类型的孔是存在于各种类型的煤中的，其中以早期埋藏先进的煤最容易发育。
裂隙孔比较小，但数量很少，其分布相对分散无规律，因此对煤的性质的影响相对较小。
孔状孔通常是指煤体中直径在0.1～200微米之间具有规则形状的空洞，这种类型的孔通常是形成于原始韧质植物残体中的孔隙，同时受到煤化程度和压实作用等因素的影响而形成的。
这种类型的孔数量较多，大小相对较小，分布比较均匀，对煤的孔隙度和物性影响较大，而且不同品种的煤中孔状孔的分布特征也不尽相同。
肝腐孔，通常是指煤中直径超过200微米的孔隙，这种类型的孔主要是由植物或有机质在生物分解或“肝腐”时所形成的大型充填空洞，其形状通常不规则，分布比较少，但大小却很显著。
这种孔较少见，在煤的导气和储气、可压缩性方面却起着很重要的作用。
不同孔形态之间的比例和分布特征不同，对煤的物理和化学特性有着不同的影响。
举个例子，对于低煤矿井，裂隙孔和肝腐孔所占比例相对较大，这种煤的透气性较好，适用于瓦斯抽放，而孔状孔则对储气性能相对较弱，不适用于瓦斯抽放。
总体来说，随着煤的埋藏深度和时间的延长，孔隙度逐渐增大。
但随着煤的煤化程度的提高，孔隙度反而呈下降趋势，其中以孔状孔的孔隙度大幅下降最为明显。
因此，不同孔形态的分布和比例特征也是衡量一种煤的性质和评价其使用价值的重要因素之一。
在煤的利用和加工方面，对不同孔形态的了解和把握也对煤的选煤、减磨、燃烧、气化等加工工艺的优化和控制有着重要的参考价值。
不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因
不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因煤是一种常见的化石燃料，不同煤级别的微孔介孔演化特征及其成因是认识煤资源的重要依据。
煤的微孔介孔演化特征主要表现在比表面积、孔隙度、孔径分布、孔隙类型、孔隙水合作用等方面。
1. 比表面积比表面积是衡量煤中微孔介孔信息的重要参数，它可以反映出煤中孔隙空间的大小和形状。
一般来说，有规则形状的孔隙空间，比表面积较大；而无规则形状的孔隙空间，比表面积较小。
因此，在不同煤级煤中，比表面积也会有所差异。
2. 孔隙度孔隙度是衡量煤中微孔介孔空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的总体情况。
一般来说，高品位煤中的孔隙度较大，低品位煤中的孔隙度较小。
因此，不同煤级煤中孔隙度也会有所差异。
3. 孔径分布孔径分布是衡量煤中孔隙空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的大小和形状。
一般来说，高品位煤中的孔径分布较宽，低品位煤中的孔径分布较窄。
因此，不同煤级煤中孔径分布也会有所差异。
4. 孔隙类型孔隙类型是衡量煤中孔隙空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的结构特征。
一般来说，高品位煤中的孔隙类型多样，而低品位煤中的孔隙类型较少。
因此，不同煤级煤中孔隙类型也会有所差异。
5. 孔隙水合作用孔隙水合作用是衡量煤中孔隙空间状况的重要指标，它可以反映出煤中孔隙空间的水合作用状况。
一般来说，高品位煤中的孔隙水合作用较强，而低品位煤中的孔隙水合作用较弱。
因此，不同煤级煤中孔隙水合作用也会有所差异。
不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因，主要是因为煤的形成过程和生存环境的不同，导致了不同煤级煤的孔隙特征不同。
煤的形成过程中，煤原料经过热演化作用、蒸发作用、沉淀作用等，使煤中的无机物、有机物和水分逐渐演化，并形成煤结构的孔隙空间；随着生存环境的变化，孔隙空间也会发生变化，从而影响到煤的孔隙特征。
例如，在压力作用下，煤中的孔隙空间会逐渐变小，导致相应的孔隙度也较低，而在湿度作用下，煤中的孔隙空间会增大，导致相应的孔隙度也较高。
七星矿煤体的微观孔隙结构特征
第28卷第4期 2018年7月黑龙江科技大学学报Journal of Heilongjiang University of Science & TechnologyVol.28 No.4July2018七星矿煤体的微观孔隙结构特征吴强12，于洋12，高霞2’3，张强12(1.黑龙江科技大学安全工程学院，哈尔滨150022; 2.黑龙江科技大学瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室，哈尔滨150022; 3.黑龙江科技大学建筑工程学院，哈尔滨150022)摘要：为有效控制瓦斯固化防突技术中水合物的饱和度，利用美国康塔Pore Master33型压汞仪，对七星矿不同粒径型煤、原煤开展压汞实验，测定孔容、孔径分布。
基于压汞实验总孔容值，获得不同粒径下制备型煤所需的初始含水量。
结果表明，型煤与原煤进汞曲线均为r形，退汞曲线近似为直线。
相同粒径型煤孔容差别较小，不同原煤试样孔容差别较大。
不同粒径型煤孔隙中，大孔、中孔最为发育，有利于瓦斯水合物在煤体中生成。
原煤孔径分布较分散，0.180 ~ 0.250 mm粒径煤体的总孔容均值最大，离散程度较小，可作为含瓦斯水合物煤体三轴实验所使用粒径。
该研究为煤体中瓦斯水合物的生成及其饱和度控制提供了理论依据。
关键词：煤；微观孔隙结构；压汞法；孔径；孔容；水合物饱和度doi：10. 3969/j.issn.2095 -7262. 2018.04.004中图分类号:TD712文章编号:2095- 7762 (2018) 04- 0374- 05 文献标志码：ACharacteristics behind microscopic porestructure of coal from Qixing MineWu Qiang1，,Yu Yang1，,Gao Xia2,,Zhang Qiang1，1(1. School of Safety Engineering，Heilongjiang University of Science & Technology，Harbin 150022, China；2. National Professional Center Lab of Safety Basic Research for Hydrocarbon Gas Pipeline Transportation Network，Harbin 150022，China；3. School of Civil Engineering，Heilongjiang University of Science &Technology，Harbin 150022，China)Abstract：This paper is designed f or t he effective control of hydrate saturation in gas solidificationand outburst prevention technology.The research involves performing mercury injection experiments on briquette coal with different particle size and on raw^coal from Qixing Coal M Conta Master Pore Mercury Model33 ;determining pore volume and pore size distribution；and identifyinginitial water content required for the preparation of briquette coal with different particle,b tal pore volume value from mercury injection experiments.The results demonstrate that both briquette and rawcoal have r-shaped intrusion mercury curves，and the extrusion mercury curves approximate to straight lines;the briquette coal with same particle size exhibits a smaller pore v ferent raw^coal s amples show^greater pore volume deviations;the best-developed macroporous and meso-pore in the p ores of briquettes with different grain sizes encourage the formation of gas hydrates in thecoal;the p ore size of the rawcoal is of more dispersed distribution;and the occurrence of the maximummean of total pore volume and the smallest degee of dispersion in the coal sample with0.180 -0.250 mm particle size could allows the particle size to be used for the triaxial test on coal containing methane gas hydrate.The research could provide a theoretical basis for hydrate formation and its saturation control inthe briqutte coal.Key words：coal;microscopic p ore structure;mercury intrusion method;pore size;pore volume; hydrate saturation收稿日期：2018 -04 -13基金项目：国家自然科学基金面上项目（51674108);黑龙江省自然科学基金项目（JJ2018QN0076)第；作者简介：吴强（1959 -)，男，山东省临沭人，教授，博士，研究方向：安全科学与工程，E-mail:klgaoxial984@163. com。
不同颗粒粒径下型煤孔隙及发育程度分形特征
西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室 ，重庆４０００４４）
摘 要 ：煤 是 一 种 非 均 匀 多 孔 隙 介 质 ，其 孔 隙 特 征 及 其 发 育 程 度 与 煤 层 中 瓦 斯 的 吸 附 解 吸 特 性 及流动特 征 密 切 相 关。 为 探 讨 型 煤 的 孔 隙 结 构，实 验 以 颗 粒 粒 径 分 别 为 ４．００～１．７０ ｍｍ、１．７０～ ０．３８ｍｍ及０．３８～０．１８ｍｍ 的煤颗粒 制 作 而 成 的 型 煤 为 研 究 对 象，利 用 ＣＦ－２０００Ｐ 偏 光 分 析 软 件
经 ＣＦ－２０００Ｐ偏光分 析 软 件 对 截 取 自 各 型 煤 端
面照片的７个１０ｍｍ×１０ ｍｍ 小 图 样 进 行 分 析 后， 获得了各型煤煤 样 表 面 孔 隙 结 构 特 征 参 数，图 ４ 分 别给出了３种不同粒径型煤的孔隙结构特征典型图 像，其相应的平 均 孔 隙 总 数、平 均 最 大 孔 隙 半 径、平 均最小孔隙半 径、平 均 孔 隙 半 径 以 及 平 均 孔 隙 率 等 孔隙结构特征 参 数 的 测 试 值、平 均 值 及 其 标 准 偏 差 参 见 表 ２、３。
收 稿 日 期 ：２０１１－０４－０１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７４１４１）；国家科技重大专项项目（２００８ＺＸ０５０３４－００２）；国家自然科学基金 重 点
项 目 （５０５３４０８０）；国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （９７３ 计 划 ）项 目 （２０１１ＣＢ２０１２０３） 作者简介：许江（１９６０－），男，博士，重庆大学教授、博士 生 导 师，主 要 从 事 岩 石 力 学、煤 与 瓦 斯 突 出 机 理 及 预 测 研 究 工 作，
新疆地区中低阶煤孔隙综合分形特征分析
新疆地区中低阶煤孔隙综合分形特征分析拜鹏【摘要】为进一步分析中低阶煤孔隙结构的分形特征,选取新疆矿区8个典型煤样,通过低温氮吸附法和压汞法测试了煤样的孔隙参数,采用氮吸附法和压汞法对煤样全孔径段孔隙结构分析的联孔位置,发现对于低阶煤为50～60 nm,中阶煤为85～90 nm,均位于过渡孔段.为准确分析全孔径段孔隙分形特征,采用不同的模型对煤样的分形维数进行计算.研究结果表明:试验煤样中低阶煤,孔隙均发育良好;在孔径小于联孔范围内,采用FHH模型对氮吸附试验数据进行计算,得到煤样的分形维数D1在2.58～2.89之间,在孔径大于联孔范围内,采用Menger海绵模型对压汞试验数据进行计算,得到煤样的分形维数D2在2.72～3.23之间;中低阶煤在孔隙体积占比上存在一定差异,低阶煤在孔径小于联孔范围内占比超过60％,中阶煤在孔径大于联孔范围内占比超过50％.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】6页(P22-27)【关键词】综合分形特征;氮吸附试验;压汞试验;中低阶煤【作者】拜鹏【作者单位】陕西彬长小庄矿业有限公司,陕西咸阳 713500【正文语种】中文【中图分类】TD7120 引言煤是一种复杂的非均质多孔固体，探究其孔隙特征是了解煤层气的赋存状态、吸附-解吸规律的基础，是评价煤层气资源潜力的关键参数之一[1-2]。
常见的用来表征煤孔隙特征的方法有氮气吸附法、高压汞侵入法、CT扫描、核磁共振等，但不同方法得到的孔隙特征范围各有差异，仅利用单一方法并不能全面表征煤的孔隙特征，需利用多种方法进行联合测定。
近年来，国内外学者利用高压压汞，低温氮吸附等方法对煤的孔隙结构进行综合分析，以获得更全面、更准确的特征。
Gregory N.等[3-4]发现利用小角散射(SAXS)方法可以更好地分析介孔的孔径分布，氮吸附法、压汞法、小角散射3种方法结合，可以在不同的孔径范围内，更好地描述煤体的孔隙特征。
土壤粒径分布单重分形与孔隙单重分形
土壤粒径分布单重分形与孔隙单重分形王卫华;龙小军【摘要】土壤颗粒大小的分布是重要的土壤物理性质,对土壤水、气、热传导特性有着显著的影响.鉴于土壤颗粒分形在分析和描述岩土介质多孔结构的优势,本文通过对5种不同质地的土样进行颗粒分析与水分特征曲线的测试.结果表明:土壤结构定量化表征的方法就是确定土壤结构的分形维数,针对不同地区的土壤,可以通过土壤粒径分布分形维数体现土壤粒径分布的情况,分形维数越大,颗粒粒径越小,细粒含量越高,质地越发呈现不均匀性;且可利用土壤粒径分形维数估算土壤孔隙分形维数.为建立土壤粒径分布模型提供数据支持,同时也为推进土壤结构的研究进展提供了新的方向.【期刊名称】《中国土壤与肥料》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P55-59)【关键词】土壤颗粒;分形;分形维数;土壤结构【作者】王卫华;龙小军【作者单位】昆明理工大学现代农业工程学院, 云南昆明 650500;昆明理工大学现代农业工程学院, 云南昆明 650500【正文语种】中文【中图分类】S152土壤是由形状不同、大小不均的固体颗粒及孔隙按照一定排列形式构成的多孔介质。
土壤的质地与结构由土壤中固体颗粒的大小、数量、形状及其结合方式所决定，从而影响土壤物理基本性质[1]。
土壤粒径分布(Particle-size distribution，PSD)是最基本的土壤物理性质之一，指的是土壤固相不同粗细级别土粒所占的比例；土壤孔隙分布是指土壤孔隙的数量搭配、形态大小及其空间分布状况，土壤粒径分布与土壤孔隙分布显著影响着土壤水、气、热传导特性[2]。
土壤结构由于受到各种因素影响，导致土壤在形态和结构各方面体系变得不规律[3]。
定量描述和模拟土壤颗粒分布与孔隙分布的特征能够为进一步研究和探索土壤水、气、热传导参数提供基础理论[4]。
复杂形体的不规则性由分形维数来度量，其反映出复杂形体占有空间的有效性。
土壤结构定量化表征的方法就是确定土壤结构的分形维数，土壤粒径分布分形维数反映了粒径大小和分布的均匀程度以及土壤质地中黏粒、粉粒和砂粒含量的变化；土壤孔隙分形维数反映了土壤孔隙与固体颗粒接触界限的不规则性。
单颗粒煤孔隙结构的扫描电镜研究及分形重构
单颗粒煤孔隙结构的扫描电镜研究及分形重构于华伟;王景甫;郑坤灿;任雁秋;李保卫;石莹莹;武文斐【摘要】运用扫描电子显微镜对所选三种煤样微观孔隙结构的观察研究,总结出不同煤种内部孔隙的分类及孔隙的分布情况,进一步研究不同孔隙结构对燃烧的影响.提出了一种新的重构方法,利用Matlab软件对烟煤SEM图像进行分析处理,运用分形理论总结得到孔隙结构的分形特征,然后自编程序对其二维结构进行重构,最后得到重构图像及各参数与真实图像及各参数有很好的相似度.重构结果表明,该方法与真实实验具有很好的吻合,其为研究单颗粒煤及其它多孔材料内部孔隙结构提供了一种方法.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)026【总页数】6页(P81-86)【关键词】孔隙;分形;Matlab;重构【作者】于华伟;王景甫;郑坤灿;任雁秋;李保卫;石莹莹;武文斐【作者单位】内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,省部共建国家重点实验室培养基地,包头014010;北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124;内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,省部共建国家重点实验室培养基地,包头014010;内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,省部共建国家重点实验室培养基地,包头014010;内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,省部共建国家重点实验室培养基地,包头014010;内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,省部共建国家重点实验室培养基地,包头014010;内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,省部共建国家重点实验室培养基地,包头014010【正文语种】中文【中图分类】TK16扫描电镜(SEM)是近代研究表面微观世界的一种全能电子光学仪器，目前常用于煤焦表面结构的测定。
煤炭粒度分级
注：
1）当水分较高，不能保证生产13～25毫米的煤炭时，可生产小于25毫米的煤炭，称为混末，符号为XM。
2）当煤层结构不能保证生产25～50毫米的煤炭时，可生产13～50毫米的煤炭，
称为混中块，符号为ZXM。
3）各级煤炭的限下含量，应符合煤炭产品质量标准的规定
3．各企业可根据用户需要
各企业可根据用户需要：结合煤质特点和筛分可能，合理确定煤炭粒度分级级数，但应符合本标准规定粒度的响应筛孔尺寸。
若筛出的块煤包含标准中的两级或两极以上的
块煤时，所用符号应取连写的方法表示，例如中块和小块混合而不再分级时，其符号为Z X。
4.如果用户对煤炭有特殊要求。
煤炭生产企业却不能按本标准规定粒度的响应筛孔尺寸筛分、供应时，可以生产
粒度符合该用户的工业用煤标准的煤炭；在工业用煤标准颁布前，由煤矿管理局审批，报
上一级部门备案。
5.特大块最大尺寸，不得超过300毫米。
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和 Ｆｒａｃｔａｌｆｏｘ２．０分形分析软件对由不同 粒 径 煤 颗 粒 压 制 成 的 型 煤 孔 隙 特 征 及 发 育 程 度 开 展 了 系 统 研 究 。 结 果 表 明 ，随 着 型 煤 颗 粒 粒 径 逐 渐 减 小 ，型 煤 中 的 孔 隙 半 径 逐 渐 减 小 ，孔 隙 总 数 逐 渐 增 多 ，
所取原煤经破碎机破碎后通过振动筛筛分出粒 径分 别 为 ４．００～１．７０ ｍｍ、１．７０～０．３８ ｍｍ 以 及 ０．３８～０．１８ｍｍ ３ 种 煤 颗 粒，然 后 分 别 将 这 些 煤 颗 粒在 ４．０ ＭＰａ 成 型 压 力 条 件 下 压 制 成 ５０ ｍｍ× ５０ ｍｍ的 型 煤 试 件 备 用 。
收 稿 日 期 ：２０１１－０４－０１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７４１４１）；国家科技重大专项项目（２００８ＺＸ０５０３４－００２）；国家自然科学基金 重 点
项 目 （５０５３４０８０）；国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （９７３ 计 划 ）项 目 （２０１１ＣＢ２０１２０３） 作者简介：许江（１９６０－），男，博士，重庆大学教授、博士 生 导 师，主 要 从 事 岩 石 力 学、煤 与 瓦 斯 突 出 机 理 及 预 测 研 究 工 作，
经 ＣＦ－２０００Ｐ偏光分 析 软 件 对 截 取 自 各 型 煤 端
面照片的７个１０ｍｍ×１０ ｍｍ 小 图 样 进 行 分 析 后， 获得了各型煤煤 样 表 面 孔 隙 结 构 特 征 参 数，图 ４ 分 别给出了３种不同粒径型煤的孔隙结构特征典型图 像，其相应的平 均 孔 隙 总 数、平 均 最 大 孔 隙 半 径、平 均最小孔隙半 径、平 均 孔 隙 半 径 以 及 平 均 孔 隙 率 等 孔隙结构特征 参 数 的 测 试 值、平 均 值 及 其 标 准 偏 差 参 见 表 ２、３。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｌ ｉｓ ａ ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍ ｐｏｒｏｕｓ ｍｅｄｉｕｍ．Ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ－ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｇａｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ，ｉｔ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅｓ ｌｉｋｅ ４．００～１．７０ ｍｍ，１．７０～０．３８ ｍｍ ａｎｄ ０．３８～０．１８ ｍｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＦ－２０００Ｐｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ｆｒａｃｔａｌｆｏｘ２．０ｆｒａｃｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ，ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ ｐｏｒｅ ｒａｄｉｕｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｏｒｅｓ ａｎｄ ｆｒａｃｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｓ，ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ；ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ；ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ；ｆｒａｃｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ
表 １ ８ 号 煤 层 煤 样 的 工 业 分 析
％
Ｍａｄ
Ａａｄ
Ｖａｄ
Ｆｃａｄ
１．６６
２０．６６
８．７１
８０．６４
图 １ 型 煤 表 面 图 样 采 集 示 例
图 ２ 观 测 点 示 意 图
２ 孔隙特征分析
２．１ ＣＦ－２０００Ｐ 偏 光 分 析 软 件 简 介 ＣＦ－２０００Ｐ偏光分 析 软 件 主 要 用 来 分 析 固 体 材
料的孔隙结构 特 征，其 基 本 原 理 是 以 视 频 采 集 卡 或 数码相机等设 备 来 采 集 材 料 结 构 图 片，再 对 采 集 到 的 图 片 进 行 处 理 和 分 析 ，得 到 材 料 最 大 、最 小 孔 隙 半 径以及孔隙率等相关检验结果。该软件还带有专用 的图像分析软件功能模块。
分 形 维 数 值 逐 渐 增 大 ，孔 隙 发 育 程 度 逐 渐 增 大 ，孔 隙 分 布 均 匀 程 度 逐 渐 增 大 。
关 键 词 ：粒 径 ；孔 隙 大 小 ；型 煤 ；分 形 维 数
中 图 分 类 号 ：ＴＤ ７１３．２
文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｔｈｅ ｆｒａｃｔａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅｓ
图 ３ 型 煤 分 析 用 图 样 采 集 示 例 （１０ ｍｍ×１０ ｍｍ）
８４
重 庆 大 学 学 报 第３４卷
图 ４ 型 煤 孔 隙 结 构 图 （１０ ｍｍ×１０ ｍｍ）
第 ９ 期 许 江 ，等 ：不 同 颗 粒 粒 径 下 型 煤 孔 隙 及 发 育 程 度 分 形 特 征
目前，国内外学 者 对 原 煤 的 孔 隙 结 构 特 征 进 行 了大量的实验 研 究，王 晓 亮 等［３］为 研 究 煤 粉 热 解 过 程中孔隙分形 维 数 的 变 化 规 律，更 好 地 预 测 煤 焦 的 燃 烧 行 为 ，建 立 了 基 于 颗 粒 分 形 孔 隙 的 热 解 模 型 ，对 煤颗粒热解过程中孔隙分形维数的变化进行数值模 拟；程 军 等 利 ［４］ 用 氮 气 吸 附 仪、沉 降 炉、扫 描 电 镜 （ＳＥＭ）和 Ｘ－射线能谱仪（ＥＤＳ）研究了动力配煤的 孔隙分 形 结 构 对 着 火 和 燃 烧 特 性 的 影 响；王 文 峰 等 通 ［５］ 过对淮南、淮 北 两 个 研 究 区 内 不 同 煤 级 煤 样 的研究表 明 用 分 形 维 数 可 以 表 示 煤 的 孔 隙 结 构 特 征；蒋林等 应 ［６］ 用 压 汞 测 孔 法 结 合 分 形 理 论 描 述 类 似生物质型煤 孔 体 系 的 孔 结 构，此 外 还 有 很 多 学 者 利 用 电 子 显 微 术 、密 度 法 、压 汞 法 等 实 验 方 法 对 原 煤 的孔隙特征进行 了 研 究，并 取 得 了 一 定 的 成 果 。 ［７－１４］ 但目前为止，分 析 型 煤 煤 样 孔 隙 特 征 的 文 献 则 相 对 较 少 。 基 于 此 ，拟 以 不 同 粒 径 下 的 型 煤 为 研 究 对 象 ， 利用 ＣＦ－２０００Ｐ偏光分析软件和 Ｆｒａｃｔａｌｆｏｘ２．０分形 分析软件对型 煤 的 孔 隙 特 征 进 行 研 究，以 探 讨 煤 颗 粒粒径对型煤 孔 隙 结 构 的 影 响，为 进 一 步 研 究 煤 体 物理力学性质对煤与瓦斯突出的影响规律及瓦斯在 型煤中的富集和运移规律奠定基础。
８５
表 ２ 型 煤 表 面 孔 隙 特 征 测 试 结 果
试件 编号
观测点 图样 编号
本实验主要研 究 型 煤 的 孔 隙 特 征，因 此 选 用 该
第 ９ 期 许 江 ，等 ：不 同 颗 粒 粒 径 下 型 煤 孔 隙 及 发 育 程 度 分 形 特 征
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软件中的铸体 薄 片 孔 隙 特 征 分 析 模 块 进 行 实 验，其 基 本 原 理 是 ：在 选 定 铸 体 薄 片 孔 隙 特 征 分 析 模 块 后 ， 通 过 对 导 入 的 图 像 进 行 孔 隙 色 度 提 取 、去 除 杂 点 、色 彩还原等处理，最 后 通 过 软 件 自 动 计 算 测 定 型 煤 孔 隙率及孔隙半径等参数。 ２．２ 孔 隙 特 征 分 析
ＸＵ Ｊｉａｎｇ，ＬＵ Ｑｉ，ＷＵ Ｘｉｎ，ＬＩＵ Ｄｏｎｇ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｄｉａｓｔｅｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ； Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
煤是一种 无 序 的 非 均 匀 孔 隙 介 质，煤 体 中 的 孔 隙是煤层瓦斯 的 储 集 场 所 与 运 移 通 道，其 结 构 特 征 （孔隙数量、单 个 孔 隙 大 小、孔 隙 分 布 特 征 及 孔 隙 连
通程度 等 ）直 接 影 响 着 煤 层 瓦 斯 的 运 移 与 富 集 。 ［１］ 近年来，笔者所 在 学 术 团 队 对 煤 与 瓦 斯 突 出 进 行 了 相关的模拟实验研究［２］，实验表 明，煤 体 的 物 理 力 学
１ 煤样制作及图像采集
实验所用煤样取自重庆松藻煤电公司打通一矿 ８号煤层，该煤层位 于 煤 系 中 部，平 均 厚 ２．８５ ｍ，属 煤与瓦斯突出煤层，其工业分析见表１，表中 Ｍ 代表 水分，Ａ 代 表 灰 分，Ｖ 代 表 挥 发 分，Ｆｃ 代 表 固 定 碳， ａｄ 代 表 空 气 干 燥 基 。
（Ｅ－ｍａｉｌ）ｊｉａｎｇｘｕ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
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重 庆 大 学 学 报 第３４卷
性质对煤与瓦 斯 突 出 有 着 重 要 的 影 响，而 煤 体 的 孔 隙结构是煤体 物 理 力 学 性 质 较 重 要 的 一 个 方 面，同 时，目前较多的 实 验 都 是 以 型 煤 为 研 究 对 象，因 此， 开展型煤颗粒孔隙及其发育特征方面的研究具有重 要的学术价值，可 为 进 一 步 研 究 煤 与 瓦 斯 突 出 规 律 提供相应的理论指导。