煤体的孔隙裂隙特性第三次课.pptx

主要内容
一、煤体孔隙裂隙概述
二、煤体裂隙的分类
三、煤体裂隙的研究方法
四、煤体孔隙的分类
五、煤体孔隙的表示参数
六、煤体孔隙的研究内容和方法
七、影响煤体孔隙的影响因素
一、煤体孔隙裂隙概述
1. 研究意义
在煤化过程中,煤体会生成大量的孔隙、裂隙,产生很大的表面积,在煤中碳分子和瓦斯分子的相互吸引下,煤体颗粒吸附了大量的瓦斯气体,因此煤层是瓦斯赋存的场所;同时煤层中的孔隙、裂隙具有允许瓦斯流动的特性,因此煤层又是瓦斯运移的场所。由于瓦斯的赋存和运移与煤的结构密切相关,因此从微观本质上分析煤体的裂隙和孔隙结构,有助于认清煤层瓦斯赋存和运移的实质。
一、煤体孔隙裂隙概述
2. 孔隙和裂隙在煤层瓦斯运移中的作用
煤层是由宏观裂隙、微裂隙和孔隙组成的三元孔、裂隙结构。
1)小孔和微孔是瓦斯的主要储集场所,决定着瓦斯的吸附和扩散特性;
2)宏观裂隙是瓦斯运移的通道,决定着瓦斯的渗透特性;
3)中孔、大孔和微裂隙是沟通孔隙和裂隙的桥梁。
一、煤体孔隙裂隙概述
3. 瓦斯在煤体内的运移过程
瓦斯的产出经历解析→扩散→渗透的过程,运行的路径由煤粒内表面→微孔→裂隙系统,显然,煤体内富集的大量瓦斯只有扩散至连通的裂隙网络才能大量涌出或被有效抽采。因此煤层内只有各孔隙系统和裂隙系统分布合理且发育充分时,煤层才呈现出高透气性的特点。
二、煤体裂隙的分类
1. 层理面
煤层中的层理面是在生成煤过程中形成的各种煤岩成分的分界面,层理面虽然没有直接使煤体断裂开来,但却使煤体沿层理面方向形成弱面,煤体发生破坏时更容易出现在层理面上。力学测试统计资料表明:垂直层理方向与平行层理方向相比,其抗压强度大,抗拉强度小,抗剪强度大。因此,将煤体作为一个整体进行分析时,由于层理面的存在使煤体表现为力学性质上的各向异性。
二、煤体裂隙的分类
2. 内生裂隙(割理)
1)成因
内生裂隙是煤化作用的结果,在成煤过程中,煤晶质体受地壳温度和压力的影响,由于脱水、脱挥发分而引起体积收缩,煤体内产生内张力形成裂隙;同时煤化作用生成的水、气体随着温度的升高,微孔隙产生膨胀,形成异常高压,当内压大于煤的破碎压力时产生内生裂隙。
二、煤体裂隙的分类
2. 内生裂隙(割理)
2)种类
内生裂隙有大体上相互垂直的两组,即主垂直裂隙(面割理)和次垂直裂隙(端割理),这两组裂隙与煤层层面垂直或高角度相交,将煤体切割成一系列菱形或立方体基质块。
二、煤体裂隙的分类
3. 外生裂隙(节理)
外生裂隙是煤层形成后受到构造应力作用而产生的裂隙,常成组出现,方向性明显,裂隙面较直,延伸较长,可切入各组煤岩成分中。外生裂隙使煤岩体丧失连续性,强度降低,变形增大,使煤体具有强烈的各项异性。依据构造应力的不同,外生裂隙可分为张性外生裂隙、剪性外生裂隙和辟理;根据外生裂隙和层理面的关系,又可分为水平裂隙、垂直裂隙和斜交裂隙。
二、煤体裂隙的分类
内生裂隙和外生裂隙的区别:
序号
内生裂隙
外生裂隙
1
力学性质表现为以张性为主
力学性质可表现为张性、剪性或过渡类型
2
一般发育在镜煤和亮煤条带中,遇暗煤条带或丝质则中止,裂隙延伸方向不穿过不同的煤岩类型或界限
裂隙的存在不受煤岩组分和煤岩类型的限制
3
内生裂隙与层理面近似垂直
外生裂隙可与层理面以任何角度相交
4
内生裂隙表面平整、无擦痕
外生裂隙表面有擦痕
5
裂隙内部的填充物极少有碎煤粒
裂隙内部存在碎煤粒
二、煤体裂隙的分类

次生裂隙是由采矿过程中岩层压力释放,巷道掘进和开采过程中的机械力破坏作用造成,井下工作面附近的煤体由于巷道开掘和开采扰动的影响,在应力发生较大变化的情况下,一般都要形成不同发育程度的裂隙面。其多数为张开裂隙,结构面不平坦,产状不规则,延展性不大。