鄂尔多斯盆地低阶煤孔隙结构拓扑分析：以羊场湾褐煤与斜沟气煤为例

"鄂尔多斯盆地低阶煤孔隙空间拓扑结构定量表征-论文" 这篇论文深入探讨了鄂尔多斯盆地低阶煤的微观孔隙结构及其拓扑特性，采用X-ray μCT（微焦X射线计算机断层扫描）技术进行三维重构，以量化地表征煤的孔隙网络。研究方法基于等效孔隙网络模型，这是一种从拓扑学角度简化复杂孔隙结构的方法，有助于理解和模拟煤体内的流体流动行为。 首先，论文中提到的X-ray μCT技术是一种非侵入性的高分辨率成像技术，能够揭示煤样本内部的微小孔隙和喉道的三维形态。通过对鄂尔多斯盆地两种不同类型低阶煤——羊场湾褐煤和斜沟气煤——进行扫描，研究人员能够重建它们的孔隙微观空间结构模型。 在对这些模型的分析中，研究发现羊场湾褐煤内部存在大量体积较大的微裂隙，这使得其孔隙结构相对开放且连通性强。而斜沟气煤虽然微裂隙较少，但孔隙数量多、体积大且分布较为均匀。具体数据显示，羊场湾褐煤大于0.25μm3的孔隙占据了23%的体积，半径在0.1到0.7μm的孔隙占比超过90%，平均配位数为7，喉道的等效半径和长度平均值分别为0.13μm和1.69μm。相比之下，斜沟气煤的孔隙体积主要集中在0到0.06μm3，等效半径主要在0.11到0.26μm之间，平均配位数为4，喉道等效半径和长度平均值分别为0.09μm和0.63μm。 这些数据揭示了不同低阶煤的孔隙结构特征差异，其中孔隙大小、数量、连通性和喉道尺寸是影响煤渗透性能的关键因素。羊场湾褐煤的孔隙结构特征显示其具有更好的渗透性，这主要是由于其较大的孔隙体积、高的连通性和较宽较长的喉道。 该研究对于理解低阶煤的储气性能、瓦斯赋存状态以及煤层气的开采具有重要意义。同时，这种基于拓扑结构的定量分析方法也为其他地质材料的孔隙结构研究提供了参考，有助于优化矿产资源的开发利用策略。通过这种方式，可以预测和控制煤层气的流动行为，提高瓦斯抽采效率，减少煤矿瓦斯灾害的风险。