蒋静宇，程远平，张 硕

(1.中国矿业大学 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏 徐州 221116；3.中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221116)

在已探明煤炭储量中，低阶煤广泛分布在我国西北、华北和东北地区[1]，其种类主要为褐煤和次烟煤(包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤)[2]，富含煤层气资源[3]。在我国低阶煤矿区如铁法矿区[4]、沈北矿区[5]等发生多起煤与瓦斯突出事故。由于煤是内部结构复杂的多孔介质[6]，气体在煤储层中赋存和运移受吸附和扩散过程的控制。而煤岩孔隙结构对上述过程有关键控制作用[7-8]，其孔隙数量及空间分布的非均质性影响矿井瓦斯异常富集和瓦斯灾害[9]。开展孔隙结构表征及瓦斯放散特性研究对低阶煤瓦斯抽采和灾害防治意义重大。

国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)孔隙分类标准为：大孔 (>50 nm)、介孔 (2～50 nm)和微孔 (≤2 nm)[10]。ZHAO等[11]研究表明随着煤阶增加，比表面积呈现先减小后增大的趋势。JIANG等[12]采用压汞(MIP)和N2/CO2吸附法研究了煤化作用对纳米孔隙演化的影响，表明第3次煤化跃迁对微孔发育具有关键扭转作用，而第5次煤化跃迁显著提高介孔孔容。LI等[13]采用N2/CO2吸附法和小角度X射线散射(SAXS)法表征煤中纳米孔隙，表明闭孔数量占比超过94%。CO2吸附法可测定小于1.5 nm 的微孔，N2吸附法可测定小于300 nm的介孔，SAXS可无损表征煤中纳米孔隙[14-15]。尚缺少将MIP,N2/CO2吸附法和SAXS表征手段结合综合表征低阶煤的孔隙结构的相关研究。

YAO等[7]基于N2吸附试验结果，应用Frenkel-Halsey-Hill (FHH)模型计算得到分形维数D1和D2，D1值越大表明孔隙表面越不规则，瓦斯吸附量越高，而D2值越高，瓦斯吸附能力越差。F……