煤孔隙結(jié)構(gòu)（coal pore structure）

煤孔隙結(jié)構(gòu)(coalporestructure)

煤孔隙結(jié)構(gòu)指煤層所含孔隙的大小、形態(tài)、發(fā)育程度及其相互組合關(guān)系。表征煤孔隙結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)是：孔徑、比孔容、比表面積、孔隙度和中值孔徑等。觀測(cè)煤孔隙的方法很多，如壓汞法可用于測(cè)量直徑大于7.5nm的孔隙;低溫氮吸附法可測(cè)量孔徑更小的孔隙;二氧化碳吸附法常用于測(cè)量比表面積;用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡可觀察孔隙特征及其充填情況，并可判別孔隙的成因。

①煤比孔容(specificporevolumeofcoal)——單位質(zhì)量煤中孔的容積，常以厘米3/克或毫升/克為單位。在煤變質(zhì)過(guò)程中，大孔和中孔的比孔容在總比孔容中所占比例有減少趨勢(shì)，而微孔的比孔容所占比例有增加趨勢(shì)。

②煤比表面積(specificsurfaceareaofcoal)——單位質(zhì)量煤中孔隙的表面積，常以米2/克為單位。煤中孔徑小于10納米的微孔的比表面積在總比表面積中占有的比例最大。用不同方法測(cè)量比表面積的結(jié)果不一樣。通常用二氧化碳作吸附質(zhì)，采用吸附法測(cè)量比表面積，若改用氮作吸附質(zhì)，或者用壓汞法測(cè)比表面積，其結(jié)果小很多。

③煤孔隙尺寸分類(lèi)

煤中孔的大小差別極大，最小孔的孔寬為納米(nm，即10-9m)級(jí)。我們?cè)鴾y(cè)出的最小的孔寬約0.6nm左右，其中裝下一個(gè)甲烷分子(直徑為0.41nm)后，第二個(gè)甲烷分子進(jìn)不去。煤中還可能有更小的孔，連一個(gè)氦分子(直徑為0.178nm)也通不過(guò)。

前蘇聯(lián)學(xué)者霍多特(Ходот，В.В.)1966年提出煤孔隙大小分類(lèi)方案，即按孔半徑將煤中所含的孔分成四類(lèi)：

霍多特的煤孔隙大小分類(lèi)

我國(guó)煤中孔隙發(fā)育特征有如下認(rèn)識(shí)：

(1)、所有煤里同時(shí)存在大小不等的孔隙。

(2)、在煤這種多孔物質(zhì)內(nèi)，以孔寬小于200nm的過(guò)渡孔、小孔、微孔和超微孔為主。

(3)、在同煤級(jí)的煤中，鏡質(zhì)組(特別是基質(zhì)鏡質(zhì)體)內(nèi)部小于200nm的孔較發(fā)育，由此推測(cè)，在以鏡質(zhì)組為主要成分的鏡煤和亮煤里較為富集煤層氣。

(4)、在不同煤變質(zhì)程度的煤中，孔隙總體變化趨勢(shì)是：褐煤的孔隙最為發(fā)育，煙煤的孔隙發(fā)育程度相對(duì)較差，到無(wú)煙煤階段，孔隙又有所增加;隨煤級(jí)升高，孔寬大的孔所占比例下降，孔寬小的孔所占比例上升。褐煤的孔隙雖然最為發(fā)育，但是孔寬大的孔所占比例較大，總比表面積并不大，褐煤又含水較多，褐煤礦埋藏一般都淺，以致褐煤的含氣量通常較少。無(wú)煙煤內(nèi)孔寬小的孔所占比例較大，總比表面積較大，加上無(wú)煙煤對(duì)甲烷的吸附性較強(qiáng)，以致在其他地質(zhì)條件相同條件下，無(wú)煙煤往往含有較多的煤層氣。

以上只是測(cè)試資料反映出來(lái)的現(xiàn)象。

從實(shí)用角度出發(fā)，用壓汞法和低溫吸附法定量測(cè)試煤的孔隙，以及用顯微鏡和電子顯微鏡定性觀察煤孔隙都沒(méi)有很大的實(shí)用意義。