构造煤的微观和超微观结构特征研究

论文摘要

本文在采集了大量构造煤和原生结构煤样的基础上,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子顺磁共振(EPR)等方法,分析了不同应力作用和变形环境条件下,构造煤微观结构之间的差异,以及构造煤的大分子结构随煤级和构造应力的变化规律,并探讨了引起构造煤结构变化的化学机理和控制因素。通过对构造煤的扫描电镜观察,根据所受构造应力的性质、大小、主次和作用条件的不同,构造煤的结构在微观尺寸上可以分为脆性变形系列和韧性变形系列两大类,前者包括脆性裂纹和显微角砾结构,后者包括透镜状结构、鳞片状结构和摩擦镜面。构造煤的X射线衍射分析反映了构造煤的晶体结构参数随构造应力增减的变化规律,并指出构造应力对煤的化学结构影响范围有限,一般在距应力集中区2m的范围之内;构造应力对芳香核的增高有很强的促进作用,而对芳香核的扩大作用则相对微弱。运用电子顺磁共振分析,发现在烟煤阶段构造煤自由基浓度随煤级升高而增大,而到无烟煤阶段又有减小的趋势,构造应力促进了芳构化作用和环缩合作用;烟煤阶段,在距构造部位1m的范围内,随着构造应力的减小,自由基浓度N_g迅速减小,超过这一范围N_g则渐趋平稳;区域变质作用的各种化学机制是引起构造煤的自由基浓度N_g变化的主要控制因素,构造作用引起的动力变质作用是引起构造煤的自由基浓度N_g变化的相对次要的控制因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 构造煤研究的理论意义和实用价值
• 1.2 研究历史与现状
• 1.2.1 构造煤（软煤）定义
• 1.2.2 构造煤的分类
• 1.2.3 构造煤的微观和超微观结构
• 1.2.4 构造煤的分子结构
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究论文的创新性
• 1.5 主要研究内容和技术路线
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 2 构造煤的微观结构特征
• 2.1 实验的原理与样品的制备和实验条件
• 2.1.1 实验原理
• 2.1.2 样品的制备和实验条件
• 2.2 构造煤的显微结构
• 2.2.1 脆性变形系列
• 2.2.2 韧性变形系列
• 2.3 小结
• 3 构造煤的 X 射线衍射结构
• 3.1 实验原理
• 3.1.1 煤的大分子结构
• 3.1.2 煤的结构模型
• 3.1.3 XRD 原理
• 3.1.4 参数计算
• 3.2 样品的选择和测试条件
• 3.2.1 样品的选择
• 3.2.2 测试条件
• 3.3 实验结果分析
• c的影响'>3.3.1 构造应力对堆砌度L_c的影响
• 002的影响'>3.3.2 构造应力对层间间距d₀₀₂的影响
• c的影响'>3.3.3 构造应力对芳层数N_c的影响
• a的影响'>3.3.4 构造应力对延展度L_a的影响
• a/L_c的影响'>3.3.5 构造应力对L_a/L_c的影响
• 3.3.6 构造煤与原生结构煤的结构差异
• 3.4 构造煤的动力变质作用
• 3.5 小结
• 4 构造煤的电子顺磁共振结构
• 4.1 电子顺磁共振实验的原理与参数计算
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 参数计算
• 4.2 样品的选择和测试条件
• 4.2.1 样品的选择
• 4.2.2 测试条件
• 4.3 试验结果分析
• g随煤级变化的规律性'>4.3.1 N_g随煤级变化的规律性
• g随构造应力变化的规律性'>4.3.1 N_g随构造应力变化的规律性
• 4.4 自由基浓度的控制因素
• 4.5 自由基浓度和煤与瓦斯突出的关系
• 4.6 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 图版说明
• 作者简历
• 学术论文数据集