不同变形机制下构造煤大分子结构演化机理

摘要

构造煤是一期或多期构造应力作用的产物,其物理和化学性质均发生了深刻的变化,并显著制约了煤层瓦斯突出和煤层气产出。为了探讨构造应力对煤中有机大分子结构的影响,应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对淮北矿区不同类型构造煤的大分子结构及演化进行了对比分析。结果表明:煤中有机大分子结构对构造应力十分敏感,随着构造煤变形程度增加,煤中脂烃减少13.28%、芳烃增加25.45%、脂肪侧链长度减小1.29、芳环缩聚程度增加4.9。不同应力-应变环境对构造煤结构影响迥异,与原生结构煤相比,脆性变形序列构造煤(片状煤和碎粒煤)脂烃降低了9.24%,芳烃增加了18.89%;而韧性变形序列构造煤(揉皱煤和糜棱煤)中的脂烃减少量比脆性变形煤高6.36%、芳烃增加量高4.02%,说明构造应力对韧性变形序列构造煤的改造作用尤为明显,韧性变形过程更易促使脂肪链发生裂解重组,并促使脱落的小分子物质缩聚成稳定的芳香结构。