基于SEM的珲春低阶煤微观结构特征研究-岩石力学与工程学报.PDF

第35 卷 第9 期 岩石力学与工程学报 Vol.35 No.9 2016 年9 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept.，2016 基于 SEM 的珲春低阶煤微观结构特征研究 1 1，2 1 1 1 邹俊鹏 ，陈卫忠 ，杨典森 ，于洪丹 ，谭贤君 (1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071 ； 2. 山东大学 岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061) 摘要： 目前利用扫描电镜(SEM)数字图像对低阶煤的矿物质成分含量、微裂隙发育及微观结构的各向异性特征缺 乏系统的研究。结合扫描电镜试验和压汞试验，对珲春煤田低阶煤微观形态及微裂隙发育的各向异性特征进行研 究。通过选择合适的灰度阈值，将扫描电镜中观察的平行和垂直层理的微观图像处理成矿物质成分二值数字图 像和微裂隙二值数字图像，计算得到矿物质成分的百分含量以及平行层理面和垂直层理面中微裂隙体积百分比。 分别研究平行和垂直层理方向微裂隙发育的分形特征，计算得到微裂隙的分形盒维数，结果显示，与平行层理相 比，垂直层理方向微裂隙表面光滑性、规则性较差，空间充填能力较强，比表面积较大，而且具有更强的吸附能 力。压汞试验结果表明，煤样的孔径多分布在 10～100 nm 及 15～95 μm 范围，在 10～100 nm 附近比表面积变 化量最大，扫描电镜观测得到的煤植体层片状结构和矿物质絮状结构形成的孔隙结构近似分布于此范围，说明 煤植体层片状结构和矿物质絮状结构确实能够提供较大的比表面积，层片状煤植体结构能够贡献较强的煤层气储 存吸附能力。 关键词：岩石力学；长焰煤；扫描电镜试验；数字图像；分形理论；孔径分布 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2016)09 –1805 –10 Microstructural characteristics of low-rank coal from Hunchun based on SEM 1 1，2 1 1 1 ZOU Junpeng ，CHEN Weizhong ，YANG Diansen ，YU Hongdan ，TAN Xianjun (1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics ，Chinese Academy of Sciences ，Wuhan，Hubei 430071 ，China；2. Geotechnical and Structural Engineering Research Center ， Shandong University ，Jinan ，Shandong 250061，China) Abstract ：Currently，the mineral component and anisotropic microstructure of the low-rank coal are lack of systematically quantitative research. The scanning electron microscope(SEM) test and mercury test w