【摘要】 煤的孔隙结构指数是决定煤层气流动和扩散特性的关键因素，包括比表面积、孔体积、孔径、孔隙率和连通性。

煤是一种复杂的多孔介质，煤层气主要以吸附状态存在于煤层中；煤的孔隙和裂隙是天然气储存和运移的主要空间。煤的孔隙结构指数是决定煤层气流动和扩散特性的关键因素，包括比表面积、孔体积、孔径、孔隙率和连通性。准确定量地描述煤的孔隙结构，对于认识煤的瓦斯赋存状态、瓦斯解吸、瓦斯扩散和渗流、瓦斯抽放等指标至关重要。

 

许多学者对煤的孔隙结构特征做了大量的研究，大部分研究了孔隙结构对渗透率、煤化程度的影响。低温氮吸附是一种分析煤孔隙结构的典型试验，可用于研究煤样的孔容、孔比表面积和孔径分布。然而，在该方法中，不同煤样粒径对孔隙特征和吸附特征影响的研究相对较少。

 

由于缺乏统一的实验标准，如《静态氮吸附容量法测定岩石比表面积和孔径分布的标准》(SY/T 6154-1995)，研究煤样的粒度一般是根据以往的实验经验设定的，如果样品是岩石或煤，试验要求粒度为0.28-0.45毫米(35-50目)。采用BET和DFT模型对煤样的吸附等温线、吸附容量、孔容、孔比表面积和平均孔径进行了分析，以研究粒度对无烟煤孔结构的影响，确定低温氮气吸附试验的最佳粒度范围。结果表明，粒度对无烟煤的孔隙结构有显著影响，烟煤的吸附量受粒度影响较小，而硬煤受粒度影响较大。粒径> 200目的硬煤比粒径为60-80目的硬煤的吸附能力提高了7倍，表明随着粒径的减小，气体分子移动障碍下降，孔隙连通性提高。随着粒度的减小，硬煤的平均孔径从3.1424不断减小到2.854 nm，而烟煤的平均孔径从2.8947nm增大到3.2515 nm，然后又增大到3.0362 nm。粒度对软煤和硬煤孔隙表面积的影响主要集中在孔径小于10 nm的范围内[1]。

 

[1] Qi, L., Zhou, X., Peng, X. et al. Study on the difference of pore structure of anthracite under different particle sizes using low-temperature nitrogen adsorption method. Environ Sci Pollut Res 30, 5216–5230 (2023).

 

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