王 军

(煤科集团 沈阳研究院有限公司，辽宁 沈阳 110016)

煤体表面分形对瓦斯吸附影响

王 军

(煤科集团 沈阳研究院有限公司，辽宁 沈阳 110016)

以8种不同变质程度煤样为研究对象，采用高压容量法和低压氮气吸附等实验手段，对煤样表面分形特征及吸附性能进行了分析，并利用FHH方程计算得到了煤样表面分形维数。研究结果表明：不同煤样瓦斯吸附能力差异显著，煤体表面分形对气体吸附具有重要影响；随着煤化程度的增加，分形维数呈现先减小后增大的U型曲线。

煤表面；分形特征；瓦斯吸附；氮气吸附

煤体结构复杂，其中存在着大量的孔隙、裂隙，大到断层、层理等宏观裂隙，小到分子或原子的微观缺陷，形成纵横交错的网络结构，从而能够吸附瓦斯气体[1]。随着我国煤矿进入深部开采，地应力、瓦斯压力和瓦斯含量不断增高，煤岩动力灾害频次、强度和破坏程度均呈上升趋势[2-3]。煤中瓦斯同时以吸附态和游离态存在，煤体瓦斯吸附过程主要为物理吸附，影响其瓦斯吸附能力的因素有很多(温度、水分、变质程度、孔隙结构等)[4]，目前关于煤体表面分形对瓦斯吸附影响的研究还不够充分，因此，研究煤的表面分形特征对于完善瓦斯吸附机理具有重要指导意义。

目前，国内学者在孔隙结构表征和瓦斯吸附方面开展了大量的研究工作。文献[5]研究发现，有机碳含量是影响山西组页岩吸附能力的主要因素；文献[6]认为煤阶越高，煤体表面越粗糙，孔隙结构更复杂，且大孔较小孔拥有更大的分形维数；……