中低煤阶镜煤/暗煤大分子结构及对甲烷吸附的影响

为研究中低阶煤不同宏观煤岩组分微观结构及对甲烷吸附的影响，采集黄陇煤田郭家河、大佛寺、园子沟及黄陵矿区的四种不同煤样，手工剥离不同宏观煤岩成分（镜煤和暗煤）,通过傅立叶红外光谱（FTIR）分析、X射线衍射（XRD）分析和等温吸附实验探究中低阶煤分子结构特征及其对甲烷吸附能力的影响。结果表明：同一煤样中镜煤的水分和挥发分产率高于暗煤的水分和挥发分产率，而暗煤的灰分产率和固定碳含量高于镜煤的灰分产率和固定碳含量。镜煤的显微组分中镜质组含量较大、惰质组含量较低，暗煤则相反。红外光谱分析结果表明，同一煤层的镜煤和暗煤红外光谱吸收峰形态相似，官能团类型和含量接近。煤分子结构中主要含氧官能团按含量由高到低依次为C—O,COOH,■,脂肪侧链按含量由高到低依次为CH2,CH3,CH。对比煤的准晶体结构发现，中低阶煤煤化程度低，γ带的峰面积整体较大。受煤化作用和压实作用影响，暗煤的堆砌度和堆砌层数大于镜煤的堆砌度和堆砌层数。分子结构特征对甲烷吸附量的影响显著。镜煤的最大甲烷吸附量与芳碳率和缩合度均呈正相关，暗煤的最大甲烷吸附量与芳碳率和缩合度均呈负相关。镜煤和暗煤的最大甲烷吸附量随羟基相对含量增加而减小，碳氧双键（羰基和羧基）相对含量对甲烷吸附量的影响有限。