韩城矿区构造煤微观结构特征

摘要

由于构造应力的作用，构造煤在宏观和微观结构的变化具有相似性。变形越强，煤体原生结构遭受的破坏越严重，从碎裂煤到糜棱煤变形程度增大，力学性质变差，煤中裂隙开启程度减小，部分裂隙被充填，连通性变差，煤岩组分变形强烈，分界模糊，煤颗粒粒度减小，颗粒被压扁，呈现揉皱挤压特征，裂隙充填严重。对煤的X射线衍射研究，分析煤的微晶结构参数，芳香层片间距(d002)随着煤级的增加呈现出波折降低，堆砌层数和堆砌高度增加。反应出煤在变质变形过程中的缩聚特性，对煤微晶参数进行分析一定程度上可以反映煤的演化特征。
　　煤结构在变化过程中，伴随着一系列的缩聚反应，官能团含量和结构在发生变化，通过核磁共振和红外光谱分析，可以定性或半定量地反映出这种变化。核磁共振谱图中，谱图具有相对一致的变化规律，芳香碳谱占绝对优势，主要集中在110～140ppm之间，分布相对宽泛，谱图上有重叠现象，表示含有多种类型的芳香碳，且芳香碳含量随煤级的增大而增大。20～40ppm之间有小峰分布，主要是由芳甲基碳、脂碳和亚甲基碳构成，不同类型构造煤显示出一定的差异。芳香结构在红外谱图中存在三个吸收频率，分别是750cm-1、800cm-1和875cm-1，对应苯环邻位二取代芳烃，邻位三取代芳烃和苯环五取代芳烃，芳香结构吸收强度按碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤增大，其中糜棱煤中变化比较复杂，煤中含氧官能团随着变质变形程度增加不断减小，对脂肪结构的研究表明煤中亚甲基含量高于甲基含量，羟基的含量很少，主要是以羟基-羟基氢键形式存在。
　　通过XPS的测试结果可以看出，碳主要是以石墨化碳和C-H的形式存在，总体上石墨化碳随变质变形程度增加而增加，C-H含量则不断减小;氧的存在形态有C-O、COO、C=O;氮的主要存在形态是吡啶和吡咯;硫主要以噻吩型硫和亚砜型硫为主，其次为硫醇硫酚形态的硫。通过对构造煤从宏观到微观的分析，可以全面了解煤的特征，为深入了解构造煤结构提供研究基础及理论支撑。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与意义

1．2 国内外研究现状及存在问题

1．2．1 煤岩组成及变形特征

1．2．2 煤的微观结构研究

1．2．3 煤结构其他相关研究

1．2．4 存在的问题

1．3 研究内容与方法

1．4 技术路线图

第二章 韩城矿区地质概况及煤变形特征

2．1 区域地质背景

2．2 韩城矿区地层概况

2．3 韩城矿区主采煤层特征

2．3．1 煤层的发育特征

2．3．2 煤岩煤质特征分析

2．4 韩城矿区地质构造特征

2．4．1 地质构造特征

2．4．2 构造对煤层的影响

2．5 煤的宏观变形特征

2．6 显微变形特征

第三章 构造煤的X射线衍射特征

3．1 X射线衍射(XRD)实验原理

3．2 样品处理及实验参数

3．2．1 实验样品处理

3．2．2 实验参数

3．3 微晶结构的计算方法

3．4 微晶结构计算结果及分析

3．4．1 煤微晶结构参数的变化特征

3．4．2 芳香度

3．5 小结

第四章 构造煤的13C核磁共振和红外光谱结构表征

4．1 构造煤的13C核磁共振研究

4．1．1 核磁共振实验原理

4．1．2 核磁共振波谱特征

4．1．3 核磁共振谱图分峰拟合

4．1．4 煤的核磁共振结构参数

4．1．5 煤结构特征分析

4．2 构造煤的红外光谱(FTIR)特征

4．2．1 红外光谱的特点

4．2．2 煤的红外光谱图

4．2．3 芳香结构吸收带

4．2．4 含氧官能团吸收带

4．2．5 脂肪结构吸收带

4．2．6 羟基吸收带

4．3 小结

第五章 构造煤的XPS研究

5．1 XPS的原理及实验条件

5．2 构造煤碳的XPS特征

5．3 构造煤氧的XPS特征

5．4 构造煤氮的XPS特征

5．5 构造煤硫的XPS特征

5．6 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文