煤变质程度与瓦斯吸附：孔隙结构分形特征影响分析

"该研究探讨了不同变质程度煤的孔隙结构分形特征对其瓦斯吸附特性的影响。通过对九组不同变质程度煤样的压汞实验，利用Menger海绵模型分析了煤孔隙结构的分形维数，并结合吸附常数研究了分形特征对瓦斯吸附性能的影响。结果显示，煤孔隙在不同孔径范围内的分形特征各异，渗流孔分形维数D1和吸附孔分形维数D2随着变质程度的增加而线性增大。此外，D1与吸附速率关联性强，但对吸附能力影响较小，而D2对吸附能力有显著影响，对吸附速率影响不明显。" 这篇研究论文详细探讨了煤的孔隙结构如何影响其吸附瓦斯的能力，这是理解和预防煤矿瓦斯灾害的关键。孔隙结构的分形维数是衡量孔隙复杂性和分布的重要参数，它能够反映煤体内部孔隙的空间分布状态。 首先，研究发现，随着煤的变质程度提高，孔隙结构的分形特征发生变化。渗流孔和吸附孔的分形维数D1和D2呈现线性增长趋势。这意味着随着煤的成熟度增加，其孔隙结构变得更加复杂，可能有利于瓦斯的存储和流动。 其次，分形维数D1与瓦斯吸附过程中的吸附常数b存在良好线性关系，这表明D1主要影响瓦斯的吸附速率，即煤体吸收瓦斯的速度。然而，D1与极限吸附瓦斯量a的相关性不强，说明D1对煤的总吸附能力贡献相对较小。 另一方面，吸附孔的分形维数D2与煤的极限吸附瓦斯量a呈正相关，意味着D2的增加将导致煤体能吸附更多的瓦斯。但D2与吸附常数b的关联性不明显，显示D2主要影响的是煤的吸附能力，而非吸附速度。 这些发现对于优化煤矿瓦斯的管理策略具有重要意义，例如，在瓦斯抽采和防灾减灾措施的设计中，可以考虑根据煤的变质程度和孔隙结构的分形特征来制定更有效的策略。同时，这一研究也为后续的煤岩力学性质、渗透率以及瓦斯解吸行为的研究提供了理论依据和参考。 关键词: 变质程度，孔隙结构，分形维数，吸附常数 中图分类号: TD 文献标志码: 文章编号: Fractal characteristic of coal pore structure with different metamorphic degrees and its effect on gas adsorption characteristics 该研究对煤炭工业的安全性和效率提升具有深远影响，通过对煤的孔隙结构和瓦斯吸附特性的深入理解，有助于制定更加科学的煤矿瓦斯控制策略，减少煤矿事故风险，保障矿工安全。