粒径与浸水程度对煤孔隙结构的差异化影响
董宪伟1
刘雨鑫2
王福生1
董轩萌3
谢晓啸2
李晓茜2
1.华北理工大学 应急管理与安全工程学院,河北 唐山 063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北 唐山 0632102.华北理工大学 应急管理与安全工程学院,河北 唐山 0632103.华北理工大学 矿业工程学院,河北 唐山 063210
摘要：为探究不同粒径煤体浸润在不同水量时的孔隙结构差异,采用肥煤(FM)、焦煤(JM)制备 3 种粒径、4 种浸水程度的煤样,通过低温氮气吸附试验测定煤体的孔隙结构,结合分形理论对煤的孔隙结构进行精确量化表征,剖析浸水程度与粒径对煤孔隙结构的差异化影响.结果表明:同一浸水程度下,随着粒径的减小,煤样比表面积、单层饱和吸附量、总孔体积及等温吸附量均呈现增大趋势,且比表面积的变化最为明显,粒径为 0.15～0.18 mm 的煤样 BET 比表面积是粒径为 0.25～0.85 mm 煤样比表面积的 3 倍;单层饱和吸附量与比表面积变化呈正相关关系,焦煤在最小粒径下的增长尤为显著;总孔体积分析表明,孔隙以中孔为主,且水浸后部分煤样出现大孔坍塌和中孔增多的现象,导致孔体积先减后增;等温吸附曲线显示,吸附过程符合典型的介孔材料特征,且最小粒径(0.15～0.18 mm)煤样的吸附量始终最高;浸水作用的影响具有双重性,低浸水量时水分占据大孔导致结构坍塌,使比表面积和单层饱和吸附量减小,高浸水量时溶蚀作用促使孔隙二次发育,相关参数转而增大;分形特征进一步表明,水浸后煤样的分形维数变化并非遵循单一规律,而是受浸水程度与粒径的共同调控;浸水程度和制样粒径是导致煤孔隙结构产生差异化变化的关键因素.
关键词：水浸煤孔隙结构低温氮气吸附法比表面积分形维数
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3009105)国家自然科学基金(51974128)
论文发表日期：2025-11-20
在线出版日期：2025-11-25（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 1-8 )
英文信息