朱丹亮 刘 震

（1. 山东科技大学 安全与环境工程学院，山东 青岛 266590； (2. 山东科技大学 矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590）

煤是一种内含裂-孔隙双重结构的多孔介质，其内部结构复杂多样，在很大程度上对煤层气的吸附、扩散及运移起着至关重要的作用。针对煤体裂-孔隙结构特征的研究是揭示煤层气赋存机制的基础，而目前扫描电镜分析是研究多孔介质结构的主要手段之一，可直观观测煤体表面结构颗粒、裂-孔隙大小与破断特征，研究其表面结构类型、显微组分及矿物质含量等。自Mandelbrot 提出分形几何理论以来[1]，大量学者将分形几何理论广泛应用于表征岩石结构特征中[2-3]，故而本文引入分形几何理论对煤体表面裂-孔隙结构进行定量表征。

1 扫描电镜图像观测及分析

1.1 试验仪器及样品制备过程

试验所用仪器为场发射扫描电镜（型号：FEI Quanta FEG 250 蔡司热场merlin compact）对样品进行测试。取大柳塔矿（DLT）的长焰煤与青东矿（QD）的焦煤，将其制成1 cm2大小的样品块，用导电胶粘结在样品台上固定并喷金120 s，增加其表面的导电性能，放入样品仓，抽真空至10-3Pa，同时将样品高度升高至10 mm 线。试验中开高压扫描目标，选择10 000 倍的放大倍数对煤表面结构形态进行观测，并拍摄电镜图像，如图1。

图1 扫描电镜设备及成像图

1.2 图像分析原理

扫描电镜是由入射电子与试样中原子的价电子发生非弹性散射作用而损失的那部分能量（30～50 eV）激发核外电子脱离原子，能量大于材料逸出功的价电子从样品表面逸出成为真空中的自由电子，即二次电子。……