【文章內容簡介】 原子力顯微鏡下 ( a ) 超微尺度下煤中基質孔隙 ( b ) 同左，三維形貌 ( c ) 煤中納米級的孔隙 ( d) 同左，三維形貌 ( e ) 超微尺度下煤體表面是粗糙的 這種觀測不僅能確定孔隙形態(tài)、大小和連通性，更重要的是確定其成因類型以及它們與裂隙的關系。 23 ： 又稱汞孔隙率法。是測定部分中孔和大孔孔徑分布的方法。 基本原理： 汞對一般固體不潤濕，欲使汞進入孔需施加外 壓，外壓越大，汞能進入的孔半徑越小。因此，測量不同外壓 下進入孔中汞的量即可知相應孔大小的孔體積。 目前所用壓汞儀使用壓力最大約 200MPa，可測孔半徑范 圍為 ～ 750nm。 （ 2）壓汞法研究孔隙結構 24 排驅壓力 (Pd)： 又稱門檻壓力，入口壓力，進入壓力。指壓汞實驗中汞開始大量注入巖樣的壓力，表示非潤濕相開始注入巖樣中最大連通喉道的毛細管壓力。 其物理意義： 潤濕相流體被非潤濕相流體排替所需要的最小壓力。 在毛管壓力曲線上 ,就是沿著曲線的平坦部分作切線與縱軸相交的壓力值。也可用曲線的初始拐點 (或突變點 )的水平位置定為排驅壓力。 與排驅壓力值相對應的就是最大連通 孔隙喉道半徑 (rd)。 歪度： 指孔隙大小分布偏于粗孔徑還是細孔徑的狀況。偏于粗 孔徑稱為 粗歪度 ，偏于細孔徑稱為 細歪度 . 毛管壓力曲線形態(tài)的偏斜度。 25 各級別孔徑的孔隙含量 飽和度中值壓力（ pc50） :是指毛細管壓力曲線上飽和度為 50%所對應的毛細管壓力。 飽和度中值半徑（ r50） :與 pc50對應的孔隙半徑稱飽和度中值半徑（ r50） pc50愈低， r50 愈高，物性愈好。 束縛孔隙 :在極高壓力下，汞仍不能進入的那部分孔隙稱束縛孔隙。 26 最小非飽和的孔隙體系 百分數 Smin % 排驅壓力 排驅壓力 Pd 孔隙等效半徑 r 飽和度中值壓力 Pc50 孔徑大小與毛細管壓力的關系，可以用 Laplace方程表示： r = 2σ cosθ / Pc 式中： θ — 水銀與煤樣的接觸角，取 140186。； σ — 水銀表面張力，常取 480 105N/cm 毛細管壓力,MPa孔喉半徑，um75PbS 飽汞注入量 ,%100 050SmaxSminPc毛細管壓力,MPa孔喉半徑，um飽汞注入量毛細管壓力,MPa毛細管壓力,MPa孔喉半徑，um孔喉半徑，um飽汞注入量毛細管壓力,MPa毛細管壓力,MPa孔喉半徑，um孔喉半徑，um飽汞注入量27 毛細管壓力曲線與孔 隙吼道分布直方圖 按一定范圍計算 r百分含量，并作孔喉等效半徑分布圖。 r越集中越大，孔隙結構越好。 28 不同毛細管曲線形態(tài)反映不同孔隙大小和分布。 1未分選； 2分選好； 3分選好，粗歪度； 4分選好，細歪度； 5分選不好，略細歪度； 6分選不好，略粗歪度。 不同分選和歪度條件下的毛細管壓力曲線 29 古漢山煤樣壓汞 退汞曲線對比圖 30 （ 3）低溫氮吸附法 氮吸附法就是將定量的煤樣置于液氮溫度下的氮氣流中，待煤樣吸附的氮氣達到平衡后，測定其吸附量，計算出煤樣的比表面積 。 31 二、煤的裂隙特征 1. 煤中裂隙的分類 類 組 型 規(guī)則網格狀 網狀 不規(guī)則網狀 面割理 直線型 孤立狀 S 型 割理 ( 內生裂隙 ) 端割理 疊加型 羽狀 網狀 樹枝狀 鋸齒狀（追蹤式） 張性外生裂隙 縱張 裂隙 疊瓦狀 階梯狀 X 型 剪性外生裂隙 橋構造 張剪性外生裂隙 壓剪性外生裂隙 辮狀裂隙 褶劈理 外生裂隙 劈理 流劈理 煤 中 裂 隙 繼承性裂隙 根據成因將煤中裂隙區(qū)分出 3類； 根據成因和形態(tài)細分為 8個組； 最后根據形態(tài)與組合關系區(qū)分為 17 型。 32 （ 1）割理 割理一般呈相互垂直的兩組出現，且與煤層層面垂直或高角度相交。 割理中的一組連續(xù)性較強、延伸較遠的稱 面割理 ； 另一組僅局限于相鄰兩條面割理之間的、斷續(xù)分布的稱 端割理 割理內充填的自生石英，汝箕溝大峰露天礦侏羅系延安組二號煤 面割理和斷割理均被褐鐵礦充填，屬次生淋濾礦物，平頂山十礦山西組戊 910煤 割理被次生顯微組分充填，因后期應力的作用沿一側被裂開，焦作古漢山山西組二 1煤 33 割理內充填的次生顯微組分形成的次生裂隙，焦作古漢山山西組二 1煤。 經有機溶劑刻蝕后顯示出割理被次生顯微組分充填的特征，充填的割理與現存的方向、大小基本一致，焦作古漢山山西組二 1煤 幾乎完全充填 34 割理內充填的方解石晶體內發(fā)育的晶間孔，晉城山西組 3號煤，SEM 不規(guī)則網狀割理，無法區(qū)分面割理與端割理，濟源下冶太原組二 4煤 規(guī)則網狀割理，面割理和端割理將煤體切割成立方體基質塊，平頂山六礦下石盒子組戊 8煤 規(guī)則發(fā)育的面割理和端割理，靈武靈新煤礦侏羅系延安組 3號煤 35 S型展布的割理被方解石充填，具有張性特征，上為沿層面方向，下為垂直層面方向，晉城寺河煤礦下二疊統(tǒng)3號煤 剪切作用形成的一組 S型割理，焦作古漢山山西組二 1煤 面割理和限于面割理之間的端割理，平頂山一礦下石盒子組戊 9煤 36 直線型連續(xù)延伸的一組割理，平頂山一礦下石盒子組戊 9煤 多期構造應力疊加形成的割理，焦作古漢山山西組二 1煤 割理終止于絲質體，平頂山下石盒子組戊 8煤 割理以及與之溝通的基質孔隙，平頂山五礦山西組己 1617煤。 37 （ 2）外生裂隙 外生裂隙是構造應力作用的產物。 由于外生裂隙可以以任何角度與煤層層面相交，因此可以根據外生裂隙與層面的關系將其分成三類： 水平裂隙 ：與層面平行的裂隙，包括原生沉積的層面裂隙（或稱成巖裂隙）及構造作用產生的層間裂隙。 垂直裂隙 ：與層面垂直的裂隙。 斜交裂隙 ：與層面有一定角度的裂隙。 38 2. 一期構造應力場形成的兩組外生裂隙，汝箕溝大峰露天礦侏羅系延安組二號煤 。 3. 兩組共軛的剪性外生裂隙將煤體切割成菱形基質塊，平頂山一礦山西組己15。 4. 兩期構造應力場形成的 3組剪性外生裂隙，焦作古漢山山西組二 1煤。 5. 一組密集排列的剪性外生裂隙和由之派生出的限