1、 第三章第三章 煤儲層煤儲層 組成及孔裂構造特征組成及孔裂構造特征 第一節(jié)第一節(jié) 煤儲層的物質(zhì)組成煤儲層的物質(zhì)組成 第二節(jié)第二節(jié) 煤儲層的孔裂隙構造系統(tǒng)煤儲層的孔裂隙構造系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 煤儲層裂隙發(fā)育的地質(zhì)控制煤儲層裂隙發(fā)育的地質(zhì)控制 第一節(jié)第一節(jié) 煤儲層的物質(zhì)組成煤儲層的物質(zhì)組成 煤儲層系由煤基質(zhì)塊被裂隙切割的最小基質(zhì)單煤儲層系由煤基質(zhì)塊被裂隙切割的最小基質(zhì)單元、氣、水油三相物質(zhì)組成的三維地質(zhì)體。其元、氣、水油三相物質(zhì)組成的三維地質(zhì)體。其中氣組分具有三種相態(tài)，即：游離氣氣態(tài)、吸附中氣組分具有三種相態(tài)，即：游離氣氣態(tài)、吸附氣準液態(tài)、吸收氣固溶體；水油組分也氣準液態(tài)、吸收氣固溶體；水油組分也

2、有三種形狀，即：裂隙、大孔隙中的自在水、顯微裂有三種形狀，即：裂隙、大孔隙中的自在水、顯微裂隙、微孔隙和芳香層缺陷內(nèi)的束縛水、與煤中礦物質(zhì)隙、微孔隙和芳香層缺陷內(nèi)的束縛水、與煤中礦物質(zhì)結合的化學水；煤基質(zhì)塊那么由煤巖和礦物質(zhì)組成。結合的化學水；煤基質(zhì)塊那么由煤巖和礦物質(zhì)組成。在一定的壓力、溫度、電、磁場中各相組分處于動平在一定的壓力、溫度、電、磁場中各相組分處于動平衡形狀。衡形狀。三相介質(zhì)三相介質(zhì)煤基質(zhì)塊煤基質(zhì)塊氣準液態(tài)氣準液態(tài)水油水油 三元構造三元構造 宏觀裂隙宏觀裂隙 顯微裂隙顯微裂隙 孔隙孔隙一、一、 煤儲層中的固相介質(zhì)煤儲層中的固相介質(zhì) 一煤的顯微組成一煤的顯微組成 鏡質(zhì)組鏡質(zhì)組Vit

3、rinite 有機顯微組分有機顯微組分 惰質(zhì)組惰質(zhì)組 Inertinite 殼質(zhì)組殼質(zhì)組 Exinite 無機顯微組分無機顯微組分 礦物質(zhì)礦物質(zhì)煤薄片煤薄片煤磚光片煤磚光片粉煤光片粉煤光片1、 鏡質(zhì)組鏡質(zhì)組 煤中含量在煤中含量在5080%以上，強覆水、以上，強覆水、復原條件下經(jīng)生復原條件下經(jīng)生 物地球化學凝膠化作用而構成。物地球化學凝膠化作用而構成。 透射光下：橙紅色、褐紅色透射光下：橙紅色、褐紅色 反射光下：灰色、淺灰色，具有弱的反射光下：灰色、淺灰色，具有弱的熒光性熒光性 性脆，裂隙和微孔隙發(fā)育性脆，裂隙和微孔隙發(fā)育 O較高，、揮發(fā)分中等，較低，較高，、揮發(fā)分中等，較低，粘結，結焦性好粘結

4、，結焦性好 加氫液化時轉(zhuǎn)化率較高加氫液化時轉(zhuǎn)化率較高 煤化過程生成少量油，較多甲烷氣煤化過程生成少量油，較多甲烷氣 在煤層中呈透鏡狀產(chǎn)生在煤層中呈透鏡狀產(chǎn)生 構造鏡質(zhì)體構造鏡質(zhì)體 按細胞保管程度和形狀特征劃分按細胞保管程度和形狀特征劃分 無構造鏡質(zhì)體無構造鏡質(zhì)體 碎屑鏡質(zhì)體碎屑鏡質(zhì)體1構造鏡質(zhì)體構造鏡質(zhì)體 保管有植物的細胞構造保管有植物的細胞構造 ，胞壁、胞腔明晰可辨。，胞壁、胞腔明晰可辨。 構造鏡質(zhì)體構造鏡質(zhì)體 胞腔呈圓形，橢圓形，方形，紡錘形胞腔陳列胞腔呈圓形，橢圓形，方形，紡錘形胞腔陳列 整齊，胞壁不膨脹或稍有膨脹。整齊，胞壁不膨脹或稍有膨脹。 構造鏡質(zhì)體構造鏡質(zhì)體 胞壁膨脹，胞腔壓扁呈

5、短線狀，胞腔變小，胞壁膨脹，胞腔壓扁呈短線狀，胞腔變小， 大小不一，陳列不規(guī)那么大小不一，陳列不規(guī)那么14 1231、2構造鏡質(zhì)體1； 3、4 構造鏡質(zhì)體22無構造鏡質(zhì)體無構造鏡質(zhì)體 顯微鏡下察看不到植物的細胞構造。顯微鏡下察看不到植物的細胞構造。 均質(zhì)鏡質(zhì)體：透鏡狀或條帶狀產(chǎn)出，輪廓清楚，均質(zhì)鏡質(zhì)體：透鏡狀或條帶狀產(chǎn)出，輪廓清楚， 成分均一，不含雜質(zhì)。成分均一，不含雜質(zhì)。 基質(zhì)鏡質(zhì)體：基質(zhì)狀，無固定形狀，成分非均基質(zhì)鏡質(zhì)體：基質(zhì)狀，無固定形狀，成分非均一，一， 可包裹其它組分，礦物質(zhì)含可包裹其它組分，礦物質(zhì)含量較多。量較多。 膠質(zhì)鏡質(zhì)體：充填植物胞腔中，或其它空腔中膠質(zhì)鏡質(zhì)體：充填植物胞腔中

6、，或其它空腔中沉淀沉淀 成凝膠，成分均一成凝膠，成分均一 團塊鏡質(zhì)體：呈圓形或橢圓形，常呈個體或群團塊鏡質(zhì)體：呈圓形或橢圓形，常呈個體或群體出現(xiàn)，體出現(xiàn)， 團塊狀，輪廓明晰，成分均團塊狀，輪廓明晰，成分均一。一。12341均質(zhì)鏡質(zhì)體；2基質(zhì)鏡質(zhì)體；3膠質(zhì)鏡質(zhì)體；4團塊鏡質(zhì)體3鏡屑體鏡屑體 粒度小于粒度小于10um，比較少見，泥炭階段分，比較少見，泥炭階段分解的植物或解的植物或 腐植泥炭的碎屑，與基質(zhì)鏡質(zhì)體在一同時腐植泥炭的碎屑，與基質(zhì)鏡質(zhì)體在一同時不易區(qū)分，與不易區(qū)分，與 殼質(zhì)組或惰質(zhì)組在一同時，易于識別。殼質(zhì)組或惰質(zhì)組在一同時，易于識別。3、殼質(zhì)組類脂組、穩(wěn)定組、殼質(zhì)組類脂組、穩(wěn)定組 透射光

7、：黃色，少數(shù)為綠黃色，透射光：黃色，少數(shù)為綠黃色，紅橙色紅橙色 反射光：深灰色，灰色、有突起，反射光：深灰色，灰色、有突起，發(fā)黃色的熒光發(fā)黃色的熒光 腐泥煤、殘植煤、油頁巖中富集，腐泥煤、殘植煤、油頁巖中富集，密度低，重液密度低，重液 易分別易分別 、Q、揮發(fā)分最高、揮發(fā)分最高 液化液化 煉焦煉焦 生生油油 類型：孢子體角質(zhì)體類型：孢子體角質(zhì)體 藻藻類體熒光體類體熒光體 木栓體樹脂體木栓體樹脂體 瀝青質(zhì)體瀝青質(zhì)體 浸透瀝青質(zhì)浸透瀝青質(zhì) 殼屑體殼屑體 孢子體孢子體 孢子體是孢子植物的繁衍器官，保管下來的是孢子體是孢子植物的繁衍器官，保管下來的是其外胞壁。其外胞壁。 特征：閉合長環(huán)狀，拐角圓滑，有

8、時外表具特征：閉合長環(huán)狀，拐角圓滑，有時外表具有紋飾。有紋飾。 異孢植物，有雌雄之分異孢植物，有雌雄之分 同孢植物，無雌雄之分。同孢植物，無雌雄之分。 雌：大孢子雌：大孢子 雄：小孢子雄：小孢子 花粉：花粉： 種子植物的繁衍器種子植物的繁衍器 官，大小約為官，大小約為0.05 mm，與小孢子難，與小孢子難 以分別。以分別。 角質(zhì)體角質(zhì)體 葉、葉柄、細莖、種子、果實上的一層透葉、葉柄、細莖、種子、果實上的一層透明薄明薄 膜，不具有細胞構造。膜，不具有細胞構造。 特征：細長條狀，一邊平滑，一邊呈鋸齒狀，拐特征：細長條狀，一邊平滑，一邊呈鋸齒狀，拐角鋒利角鋒利 薄壁角質(zhì)體：厚薄壁角質(zhì)體：厚520um

9、 厚壁角質(zhì)體：厚壁角質(zhì)體：50um 取決于植物種類、植物組織、生長環(huán)境取決于植物種類、植物組織、生長環(huán)境 樹脂體樹脂體植物分泌的產(chǎn)物：樹脂、樹膠、膠乳、脂肪、蠟植物分泌的產(chǎn)物：樹脂、樹膠、膠乳、脂肪、蠟質(zhì)、琥珀質(zhì)、琥珀 特征：邊緣平滑，球形、卵形、紡錘特征：邊緣平滑，球形、卵形、紡錘形，充填于胞腔中，內(nèi)形，充填于胞腔中，內(nèi) 部均一，無細胞構造。部均一，無細胞構造。 有機化學成分：萜烯體、異戊間二烯的縮聚。有機化學成分：萜烯體、異戊間二烯的縮聚。 木栓質(zhì)體木栓質(zhì)體 樹皮中木栓組織轉(zhuǎn)變而來。樹皮中木栓組織轉(zhuǎn)變而來。 特征：數(shù)層至十幾層扁平的長方形木栓細胞所特征：數(shù)層至十幾層扁平的長方形木栓細胞所構

10、成，波浪狀陳列嚴密，縱切面呈疊瓦狀構造，構成，波浪狀陳列嚴密，縱切面呈疊瓦狀構造，橫切面呈鱗片狀構造，熒光呈現(xiàn)褐黃色或暗褐色，橫切面呈鱗片狀構造，熒光呈現(xiàn)褐黃色或暗褐色，熒光色不均勻。木栓化細胞壁除纖維素和木質(zhì)素熒光色不均勻。木栓化細胞壁除纖維素和木質(zhì)素外，還含有外，還含有25-50%木栓體。木栓體。 藻類體藻類體 腐泥煤，腐植、腐泥煤，油頁巖中常見。腐泥煤，腐植、腐泥煤，油頁巖中常見。 構造藻類體藻類群體，厚壁單細胞藻構造藻類體藻類群體，厚壁單細胞藻類類 特征：程度切面上呈圓形，垂直切面上呈透特征：程度切面上呈圓形，垂直切面上呈透鏡狀，扇鏡狀，扇 狀、紡錘狀，外形明晰，邊緣呈鋸齒狀、紡錘狀，

11、外形明晰，邊緣呈鋸齒狀，外表狀，外表 呈蜂窩狀或海綿狀、放射狀，紋層狀，呈蜂窩狀或海綿狀、放射狀，紋層狀，云朵狀云朵狀 輪廓。輪廓。 層狀藻類體層狀藻類體 單細胞藻薄壁浮游藻類底棲藻類群體單細胞藻薄壁浮游藻類底棲藻類群體 特征：程度切面呈扁平的小渾圓體，垂直切特征：程度切面呈扁平的小渾圓體，垂直切面呈細面呈細 薄層狀，個體小，長寬比大，不薄層狀，個體小，長寬比大，不易識別。易識別。 1231藻類體輪奇藻；2藻類體皮拉藻；3藻類體 瀝青質(zhì)體瀝青質(zhì)體 類脂物質(zhì)、藻類、浮游生物、細菌。類脂物質(zhì)、藻類、浮游生物、細菌。 特征：無固定形狀，基質(zhì)狀，線理狀或細特征：無固定形狀，基質(zhì)狀，線理狀或細小透鏡狀產(chǎn)

12、出。小透鏡狀產(chǎn)出。 隨紫外線輻射時間加長，隨紫外線輻射時間加長，熒光性加強。熒光性加強。 滲出瀝青體滲出瀝青體 次生煤巖組分：充填于孔隙裂隙中次生煤巖組分：充填于孔隙裂隙中 特征：母質(zhì)為殼質(zhì)組時，較強的熒光，為綠特征：母質(zhì)為殼質(zhì)組時，較強的熒光，為綠黃色、亮黃色、亮 黃色；母質(zhì)為富氫鏡質(zhì)體時，較弱的黃色；母質(zhì)為富氫鏡質(zhì)體時，較弱的熒光，呈熒光，呈 褐黃，褐色。煤生烴，排烴的證據(jù)，褐黃，褐色。煤生烴，排烴的證據(jù)，煤成油的煤成油的 重質(zhì)烴類富集物。重質(zhì)烴類富集物。1231瀝青質(zhì)體，孢粉體；2、3滲出瀝青質(zhì)體 熒光質(zhì)體熒光質(zhì)體 葉肉細胞中油或脂肪，果實中的油或脂肪，葉肉細胞中油或脂肪，果實中的油或脂

13、肪，煤化煤化 過程中的油或脂肪。過程中的油或脂肪。 特征：呈小透鏡狀或粒狀集合特征：呈小透鏡狀或粒狀集合 體充填于細胞腔內(nèi)或集體充填于細胞腔內(nèi)或集 合成合成10-50um寬的薄層。寬的薄層。 殼屑體殼屑體 特征：特征： 各種殼質(zhì)組分的碎屑各種殼質(zhì)組分的碎屑 體，不易與黏土礦物體，不易與黏土礦物 區(qū)分，但具有熒光性。區(qū)分，但具有熒光性。 3、惰質(zhì)組、惰質(zhì)組 在結焦過程中不軟化，呈惰性。在結焦過程中不軟化，呈惰性。成因：成因： 植物遺體在缺水多氧的環(huán)境中，氧植物遺體在缺水多氧的環(huán)境中，氧化而成。化而成。 森林火災，植物不完全熄滅森林火災，植物不完全熄滅 C60 泥炭表層受真菌等微生物的腐解泥炭表層

14、受真菌等微生物的腐解 劇烈的煤化作用劇烈的煤化作用特征：特征： 透射光：不透明透射光：不透明 反射光：亮白色，黃色或灰白色，反射光：亮白色，黃色或灰白色，無熒光，正突起無熒光，正突起 高，中等，和揮發(fā)分低，熱高，中等，和揮發(fā)分低，熱解不具有粘結性解不具有粘結性 顯微組分：絲質(zhì)體半絲質(zhì)體粗顯微組分：絲質(zhì)體半絲質(zhì)體粗粒體微粒體粒體微粒體 菌類體惰屑體菌類體惰屑體 絲質(zhì)體絲質(zhì)體 植物的根、莖、葉經(jīng)絲碳化作用而成，植物的根、莖、葉經(jīng)絲碳化作用而成，在煤層在煤層 中呈薄層狀，透鏡狀。中呈薄層狀，透鏡狀。顯微亞組分：火焚絲質(zhì)體氧化絲質(zhì)體原生顯微亞組分：火焚絲質(zhì)體氧化絲質(zhì)體原生絲質(zhì)體絲質(zhì)體 火焚絲質(zhì)體火焚絲

15、質(zhì)體 特征：細胞構造保管良好，細胞壁薄，胞特征：細胞構造保管良好，細胞壁薄，胞間隙甚至間隙甚至 植物的年輪都能見到，性脆，呈星植物的年輪都能見到，性脆，呈星狀、孤形狀、孤形 等碎片。等碎片。 氧化絲質(zhì)體氧化絲質(zhì)體 特征：細胞構造保管較好，細胞壁較厚，特征：細胞構造保管較好，細胞壁較厚，有時胞腔有時胞腔 大小不一，陳列不很整齊。大小不一，陳列不很整齊。 原生絲質(zhì)體原生絲質(zhì)體 特征：有些植物在生長過程中，能將黑色特征：有些植物在生長過程中，能將黑色素沉淀素沉淀 在細胞膜中。在細胞膜中。3456211、2火焚絲質(zhì)體；3、5氧化絲質(zhì)體；4半絲質(zhì)體；6絲質(zhì)體 半絲質(zhì)體半絲質(zhì)體 絲炭作用，半透明，可見構造

16、。絲炭作用，半透明，可見構造。 透射光：深棕色，黑棕色透射光：深棕色，黑棕色 反射光：灰白色，灰色反射光：灰白色，灰色 粗粒體粗粒體 無定形、無構造的凝膠狀惰質(zhì)組分，條帶狀、無定形、無構造的凝膠狀惰質(zhì)組分，條帶狀、團塊狀團塊狀 成因：成因： 泥炭劇烈氧化和枯燥作用泥炭劇烈氧化和枯燥作用 富脂類構成煤化絲質(zhì)體富脂類構成煤化絲質(zhì)體 火焚泥炭火焚泥炭 微粒體微粒體 特征：特征：75% 半 亮 型 煤 半 亮 型 煤 光 澤 較 強光 澤 較 強75%-50% 半 暗 型 煤 光 澤 暗 淡半 暗 型 煤 光 澤 暗 淡50%25 % 暗 淡 型 煤 暗 淡 型 煤 光 澤 極 暗光 澤 極 暗5mm

17、 條帶狀構造條帶狀構造 中條帶狀構造中條帶狀構造 條帶寬條帶寬3-5mm 細條帶狀構造細條帶狀構造 條帶寬條帶寬1-3mm 線理狀構造：煤巖成分呈線理狀構造：煤巖成分呈2cm 碎粒構造粒度碎粒構造粒度1cm 糜棱構造層理，煤巖成分看不見糜棱構造層理，煤巖成分看不見1原生構造煤；2碎裂煤；3碎斑煤；4糜棱煤2134構造煤基本特征表構造煤基本特征表 主 要 特 征 原生結構 碎裂煤 碎粒煤 糜棱煤 結構特征 機構完整、明顯 原生結構可見 原生結構破壞 裂隙特征 內(nèi)生、外生裂隙均有 外生裂隙發(fā)育 構造鏡面發(fā)育 煤體破壞程度 完 整 有相對位移塊體 主要粒級在1mm 以上 主要粒級在1mm 以下 手試

18、強度 捻 不 動 可捻搓碎粒 易捻搓成碎粒或煤粉 易捻搓成煤粉或煤塵 二、煤儲層中的液相介質(zhì)二、煤儲層中的液相介質(zhì) 煤儲層中的液相介質(zhì)包括裂隙、大孔隙中的自在煤儲層中的液相介質(zhì)包括裂隙、大孔隙中的自在水油及其內(nèi)外表與顯微裂隙、微孔隙內(nèi)外表、水油及其內(nèi)外表與顯微裂隙、微孔隙內(nèi)外表、芳香層缺陷內(nèi)的芳香層缺陷內(nèi)的“準液態(tài)物質(zhì)。準液態(tài)物質(zhì)。煤化學煤化學外在水分、內(nèi)在水分和化合水三部分。外在水分、內(nèi)在水分和化合水三部分。煤層氣煤層氣重力水、束縛水重力水、束縛水平衡水平衡水在在3030、相對濕度為、相對濕度為9697%9697%條件下到達吸條件下到達吸濕平衡時的內(nèi)在水分。濕平衡時的內(nèi)在水分。最高內(nèi)在水分、

19、臨界含水量最高內(nèi)在水分、臨界含水量3、煤儲層中的氣相介質(zhì)、煤儲層中的氣相介質(zhì) 煤儲層中賦存的氣相介質(zhì)和由煤儲層中賦存的氣相介質(zhì)和由“準液態(tài)轉(zhuǎn)準液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣相介質(zhì)的主要有化為氣相介質(zhì)的主要有CH4CH4、N2N2、CO2CO2、C2H6C2H6等。等。 表 3-2 甲烷在煤儲層中賦存形態(tài)和分布（據(jù) A.T 艾魯尼） 賦存位置 賦存形態(tài) 比例（%） 裂隙、大孔和塊體空間內(nèi) 游離、 （水溶態(tài)） 812（13） 裂隙、大孔和塊體內(nèi)表面 吸附 512 顯微裂隙和微孔隙 吸附 7580 芳香層缺陷內(nèi) 替代式固溶體 15 芳香碳晶體內(nèi) 填隙式固溶體 512 注：中煤級煤，埋深 8001200 米 氣體組分：

20、氣體組分：CH4CH4、 CO2CO2、N2N2吸附氣吸附氣游離氣游離氣水溶氣和水水溶氣和水第二節(jié)第二節(jié) 煤儲層的孔裂隙構造系統(tǒng)煤儲層的孔裂隙構造系統(tǒng) 傅雪海等傅雪海等2019以為煤儲層系由宏觀裂隙、顯以為煤儲層系由宏觀裂隙、顯微裂隙和孔隙組成的三元孔、裂隙介質(zhì)，孔隙是煤層微裂隙和孔隙組成的三元孔、裂隙介質(zhì)，孔隙是煤層氣的主要儲集場所，宏觀裂隙是煤層氣運移的通道，氣的主要儲集場所，宏觀裂隙是煤層氣運移的通道，而顯微裂隙那么是溝通孔隙與裂隙的橋梁。而顯微裂隙那么是溝通孔隙與裂隙的橋梁。一、雙孔隙與三元構造一、雙孔隙與三元構造 煤基質(zhì) 煤基質(zhì) 孔隙 面裂隙 端裂隙顯微裂隙 H2o2CH444OCH

21、4OH2o二、割理與裂隙二、割理與裂隙 煤儲層中的裂隙在國外煤層氣工業(yè)中常被稱為煤儲層中的裂隙在國外煤層氣工業(yè)中常被稱為割理。割理是煤中的天然裂隙，在整個煤層中延續(xù)割理。割理是煤中的天然裂隙，在整個煤層中延續(xù)分布的割理稱為面割理分布的割理稱為面割理Face cleatFace cleat，中止于面，中止于面割理或與面割理交叉的不延續(xù)割理稱為端割理割理或與面割理交叉的不延續(xù)割理稱為端割理Bull cleatBull cleat。面割理與端割理通常是相互垂直的。面割理與端割理通常是相互垂直的或近似直交的。或近似直交的。 割理含義比較模糊，有時指外生裂隙，有時指內(nèi)割理含義比較模糊，有時指外生裂隙，有

22、時指內(nèi)生裂隙，有時又是外生裂隙與內(nèi)生裂隙的統(tǒng)稱。生裂隙，有時又是外生裂隙與內(nèi)生裂隙的統(tǒng)稱。 外生裂隙：以各種角度與煤層層理面相交剪外生裂隙：以各種角度與煤層層理面相交剪裂隙兩裂隙兩 組、較平直，張裂隙一組，裂組、較平直，張裂隙一組，裂面凹凸不平，面凹凸不平， 呈羽毛狀，波紋狀次生礦物、呈羽毛狀，波紋狀次生礦物、煤屑充填，煤屑充填， 系構造應力的產(chǎn)物，裂隙間距較系構造應力的產(chǎn)物，裂隙間距較寬。寬。 內(nèi)生裂隙：內(nèi)生裂隙： 由內(nèi)張力構成，普通發(fā)育兩組，近由內(nèi)張力構成，普通發(fā)育兩組，近垂直于垂直于 層理面，裂面比較平坦。層理面，裂面比較平坦。 節(jié)理：煤沿各組不同方向的裂隙發(fā)生破裂，并構成節(jié)理：煤沿各組

23、不同方向的裂隙發(fā)生破裂，并構成一一 定的幾何形狀，如板狀、柱狀、立方體狀、平定的幾何形狀，如板狀、柱狀、立方體狀、平 行六面體狀、錐狀、行六面體狀、錐狀、 鱗片狀等。鱗片狀等。外生裂隙外生裂隙內(nèi)生裂隙內(nèi)生裂隙三、宏觀裂隙三、宏觀裂隙 1、分級、分級端裂隙 面裂隙 宏觀煤巖類型 宏觀煤巖成分 夾矸 大 中 小 微 裂 隙 大、中裂隙與大、中裂隙與外生裂隙或節(jié)理相當外生裂隙或節(jié)理相當 外應力外應力 小裂隙與內(nèi)行小裂隙與內(nèi)行裂隙相當裂隙相當 微裂隙常發(fā)育微裂隙常發(fā)育于鏡煤與亮煤之中于鏡煤與亮煤之中收縮內(nèi)應力收縮內(nèi)應力大裂隙：切穿整個煤層，甚至頂板大裂隙：切穿整個煤層，甚至頂板中裂隙：切穿幾個煤的自然

24、分層或光澤巖石類型分層，包括夾矸中裂隙：切穿幾個煤的自然分層或光澤巖石類型分層，包括夾矸小裂隙：切穿幾個煤巖石類型分層小裂隙：切穿幾個煤巖石類型分層微裂隙：局限在一個煤巖類型分層內(nèi)微裂隙：局限在一個煤巖類型分層內(nèi)裂隙長度裂隙長度:在平行于層面的斷面或煤巖類型界面上的橫向在平行于層面的斷面或煤巖類型界面上的橫向延續(xù)延延續(xù)延 伸長度。伸長度。裂隙高度裂隙高度:垂向上裂隙的延續(xù)延伸長度。垂向上裂隙的延續(xù)延伸長度。裂隙線密度裂隙線密度:在層面或煤巖類型界面上在層面或煤巖類型界面上, 與一條垂直于裂與一條垂直于裂隙延伸方隙延伸方 向的的直線相交的裂隙條數(shù)。向的的直線相交的裂隙條數(shù)。裂隙面密度裂隙面密度:

25、在層面或煤巖類型界面上在層面或煤巖類型界面上, 一定面積內(nèi)的面一定面積內(nèi)的面裂隙和端裂隙和端 裂隙的總條數(shù)裂隙的總條數(shù), 普通運用兩邊分別平行于普通運用兩邊分別平行于面裂隙和端面裂隙和端 裂隙的平行四邊形來統(tǒng)計。裂隙的平行四邊形來統(tǒng)計。裂隙面形狀裂隙面形狀:煤巖裂隙面兩壁的特征。煤巖裂隙面兩壁的特征。裂隙壁距裂隙壁距:同一條裂隙的兩壁之間的間隔。被充填的裂隙同一條裂隙的兩壁之間的間隔。被充填的裂隙, 充填物的充填物的 厚度代表某一地質(zhì)時期內(nèi)地下形狀下的裂隙厚度代表某一地質(zhì)時期內(nèi)地下形狀下的裂隙壁距。壁距。2、力學性質(zhì)分類、力學性質(zhì)分類 裂隙或由內(nèi)應力煤化作用過程中，凝膠裂隙或由內(nèi)應力煤化作用過

26、程中，凝膠化組分收縮應力及超高孔隙流體壓力或由化組分收縮應力及超高孔隙流體壓力或由外應力構造應力、重力及熱應力等或由外應力構造應力、重力及熱應力等或由內(nèi)應力與外應力二者綜協(xié)作用而構成。內(nèi)應力與外應力二者綜協(xié)作用而構成。 張性裂隙、張性剪裂隙、壓性剪裂隙張性裂隙、張性剪裂隙、壓性剪裂隙3、組合類型、組合類型 矩形網(wǎng)狀矩形網(wǎng)狀 不規(guī)那么網(wǎng)狀不規(guī)那么網(wǎng)狀 平行狀平行狀四、顯微裂隙四、顯微裂隙張 裂 紋 剪 裂 紋 復 合 裂 紋 顯微裂隙是肉眼難以識別的、必需借助顯微鏡或掃顯微裂隙是肉眼難以識別的、必需借助顯微鏡或掃描電鏡才干察看。顯微裂隙的鏡下觀測必需在井下采取描電鏡才干察看。顯微裂隙的鏡下觀測必

27、需在井下采取定向煤樣，并保證一定的塊度，在室內(nèi)磨制成二維或三定向煤樣，并保證一定的塊度，在室內(nèi)磨制成二維或三維光潔面，在其層理面上觀測裂隙的方向、主次關系、維光潔面，在其層理面上觀測裂隙的方向、主次關系、長度、寬度、密度、間距等，在剖面上觀測裂隙高度、長度、寬度、密度、間距等，在剖面上觀測裂隙高度、垂向分布等。垂向分布等。五、裂隙發(fā)育程度的地質(zhì)控制五、裂隙發(fā)育程度的地質(zhì)控制圖圖 3-12 小裂隙面裂隙密度小裂隙面裂隙密度/條條5cm-1 據(jù)樊明珠（1997） 裂隙 1、煤級、煤級2、煤巖類型與成分、煤巖類型與成分 小裂隙的面密度25cm-2 圖 3-16 裂隙 （據(jù)樊明珠等，1997） 3、煤

28、層厚度、煤層厚度 天然裂隙發(fā)育密度常隨煤巖類型條帶或分層的厚度變薄而減小。 4、礦物質(zhì)含量、礦物質(zhì)含量 隨礦物質(zhì)含量增高，煤層中裂隙密度、長度和隨礦物質(zhì)含量增高，煤層中裂隙密度、長度和寬度均降低。礦物質(zhì)賦存形狀不同對裂隙的影響也寬度均降低。礦物質(zhì)賦存形狀不同對裂隙的影響也不一樣。分散礦物質(zhì)主要影響裂隙的密度，富集塊不一樣。分散礦物質(zhì)主要影響裂隙的密度，富集塊狀礦物那么主要影響裂隙的連通性。狀礦物那么主要影響裂隙的連通性。 在簡單構造煤層中，大、中裂隙可以穿透整個在簡單構造煤層中，大、中裂隙可以穿透整個煤層，垂向連通性好；在復雜構造煤層中，小裂隙煤層，垂向連通性好；在復雜構造煤層中，小裂隙和微裂

29、隙中止于夾矸，垂向不連通。和微裂隙中止于夾矸，垂向不連通。 5、煤層構造、煤層構造6、古應力場、古應力場7、水文地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件水壓力水壓力礦化度礦化度8、構造款式、構造款式 9、 堆積作用堆積作用六、孔隙六、孔隙 1 1、成因類型、成因類型表 3-4 煤孔隙類型及成因（據(jù)張慧，2001） 類型 成因簡述 胞腔孔 成煤植物本身所具有的細胞結構孔 原生孔 屑間孔 鏡屑體、惰屑體和殼屑體等碎屑狀顆粒之間的孔隙 鏈間孔 凝膠化物質(zhì)在變質(zhì)作用下縮聚而形成的鏈之間的孔隙 變質(zhì)孔 氣孔 煤變質(zhì)過程中由生氣和聚氣作用而形成的孔隙 角礫孔 煤受構造應力破壞而形成的角礫之間的孔隙 碎粒孔 煤受構造應力破壞

30、而形成的碎粒之間的孔隙 外生孔 磨檫孔 壓應力作用下面與面之間因磨檫而形成的孔隙 鑄模孔 煤中礦物質(zhì)在有機質(zhì)中因硬度差異而鑄成的印坑 溶蝕孔 可溶性礦物在長期氣、水作用下受溶蝕而形成的孔 礦物質(zhì)孔 晶間孔 礦物晶粒之間的孔 掃描電鏡，掃描電鏡，1000氣孔胞間孔屑間孔晶間孔隙溶蝕孔隙 表 3-5 煤孔徑結構劃分方案比較 單位：直徑，nm oo （1961） Dubinin (1966) IUPAC （1978） Gan (1972) 撫順煤研所 （1985） 吳俊 (1991) 楊思敬 （1991） 微孔，10 微孔， 2 微孔， 2 微孔， 1.2 微孔， 8 微孔，5 微孔， 10 過渡孔

31、，10100 過渡孔，550 過渡孔，1050 中孔，1001000 過渡孔，220 過渡孔, 250 過渡孔, 1.230 過渡孔, 8100 中孔，50500 中孔，50750 大孔， 1000 大孔，20 大孔，50 粗孔，1000 大孔，100 大孔，5007500 大孔，1000 *撫順煤炭科學研究所煤層烴類氣體組分與煤巖煤化關系的研究1985 2、大小分級3、測試方法低溫液氮低溫液氮 測測0.75nm0.75nm的孔隙的孔隙壓汞法壓汞法 測測7.5nm7.5nm的孔隙的孔隙沁水永紅礦3孔隙體積直方圖0.4222.41.60.4 0.40.80.4 0.4 0.40.80.41.60

32、.41.20.40.81.2 1.20.40.821.62.40.41.20.422.73.1 3.105101520252E+057149043152237591425692682910104621471.843.123.916.614.410.87.5孔徑nm孔隙體積mm3g-1比孔容：單位分量的孔容孔隙體積。比孔容：單位分量的孔容孔隙體積。比外表積：單位分量的外表積比外表積：單位分量的外表積大小：大小：HM：200m2/g YM：6080150m2/g WY：230m2/g 孔隙形狀：孔隙形狀：(a)(b)(c)圖3 -8圖3 -9(a)(b)(c) 孔隙形狀類型圖 孔隙壓汞滯后環(huán)與孔隙

33、連通性 a半封鎖孔b開放孔c細頸瓶孔據(jù)秦勇，1994 4、孔隙度 煤的孔隙度是指煤中孔隙與裂隙的總體積與煤的孔隙度是指煤中孔隙與裂隙的總體積與煤的總體積之百分比。其測試方法很多，通常據(jù)煤的總體積之百分比。其測試方法很多，通常據(jù)煤的真密度和視密度容量瓶法來計算，即煤的真密度和視密度容量瓶法來計算，即 %100TRDARDTRD TRD真密度，真密度，g/cm3 ；ARD視密度，視密度，g/cm3測定煤的真密度常用比重瓶法，以水做置換介質(zhì)，根據(jù)阿基米德測定煤的真密度常用比重瓶法，以水做置換介質(zhì)，根據(jù)阿基米德原理進展計算。水分子的直徑較大，不能進入很細的毛細管和微原理進展計算。水分子的直徑較大，不能進入很細的毛細管和微孔中，測得的真密度僅是近似值。用氦做置換介質(zhì)可較準確地測孔中，測得的真密度僅是近似值。用