高煤级煤流变特性研究：流变实验与红外光谱分析

"基于流变实验和红外光谱检测的高煤级煤流变特征" 本文主要探讨了高煤级煤的流变特性及其转化条件，采用流变实验和傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对沁水盆地的高煤级原生结构煤样本进行了深入研究。高煤级煤指的是镜质组最大反射率Ro,max达到2.571%的煤炭样本。通过在不同的温度、压力和应变速率下进行流变实验，研究人员观察到煤岩在这些条件下表现出不同程度的流变行为。 研究结果显示，当温度升至300℃时，煤岩开始出现由脆性流变向脆韧性流变的转变迹象。随着温度进一步升高至接近400℃，煤岩的韧性流变特征更加明显。这种由脆性向韧性的转化表明高煤级煤的煤化程度有所提高。利用FTIR分析，发现随着流变程度的加深，煤的脂肪族结构发生改变，而芳香族结构则有所增加，这表明流变过程导致了煤结构的有序度提升。 对比实验流变煤与自然环境下同类煤的流变特征，研究发现两者在微观构造和大分子结构上保持一致。在实验条件下，300~400℃是高煤级煤岩发生脆韧性转换的关键温度范围。然而，根据地质演化过程中的实际情况，高煤级煤在较低应变速率下的脆韧性转换可能发生在50~150℃，而在较高应变速率下，这一转换可能发生在100~250℃。这些发现对于理解煤的地壳演化过程以及预测煤炭开采过程中的变形行为具有重要意义。 关键词：高煤级煤；煤岩流变；大分子结构；脆韧性转换；傅里叶变换红外光谱 该研究揭示了高煤级煤在不同环境下的物理特性变化，对于煤炭工业的开采、存储和利用提供了理论依据，并有助于预测和控制煤炭在地质和工程过程中的力学行为。此外，这项工作也为更深入研究煤的微观结构变化和流变机理奠定了基础。