第三章煤儲層組成及孔裂隙結構特徵
成煤有機質在煤化作用的泥炭化、成岩、變質各個階段均會產生大量的烴類物質，特別是氣態烴，除部分逸散、運移到圍岩外，還有一部分儲存在煤層本身內，所以煤層又是儲氣層，簡稱為煤儲層。煤儲層在壓力作用下具有兩個方面的特徵：1）具有容納氣體的能力；2 ）具有允許氣體流動的能力。
第一節煤儲層的物質組成
煤儲層係由煤基質塊（被裂隙切割的最小基質單元）、氣、水（油）三相物質組成的三維地質體。其中氣組分具有四種相態，即：游離氣（氣態）、吸附氣（準液態）、吸收氣（固溶體）；水溶態（溶解氣）水（油）組分也有三種形態，即：
裂隙、大孔隙中的自由水，顯微裂隙、微孔隙和芳香層缺陷內的束縛水，與煤中礦物質結合的化學水；煤基質塊則由煤巖和礦物質組成。在一定的壓力、溫度、電、磁場中各相組分處於動平衡狀態。
一、 煤儲層中的固相介質
煤的固相介質由煤中固相有機質質—煤巖組分和無機質—礦物構成。對煤固體骨架的幾何性質，不同學科其描述方式有所不同。瓦斯工作者基於構造軟煤的特點將煤體格架描述為球粒，煤層氣工作者基於煤儲層本身的特徵，將其描述為被裂隙分割的基質塊體。
由於顯微裂隙的存在，煤體骨架十分複雜，想用曲面方程來描述構成固體顆粒的幾何形狀幾乎是不可能的。目前常用的巨集觀描述也只是平均描述，用煤巖組分、礦物質來描述其物質構成，用孔隙度，比表面積、比孔容等特徵引數來反映孔、裂隙狀態，用彈性模量、泊松比等來描述其力學性質等。
煤的固相介質不僅制約煤中孔、裂隙的發育程度，還影響到煤的吸附/解吸性、滲透性和力學特徵等。肉眼觀察可以分出不同的巨集觀煤巖成分和巨集觀煤巖型別（附錄二）；在顯微鏡下，可進一步區分出各種顯微組分和顯微煤巖型別。
（一）腐植煤的顯微組成
在光學顯微鏡下能夠識別出來的組成煤的基本單位，稱為顯微組分。研究煤的顯微組成，可把煤磨製成薄片(厚度0.02mm左右)，在光學顯微鏡下，用透射光進行觀測。
不同的顯微組分，其顏色不同，有紅色、黃色、棕色、黑色等，結構、形態也不同。但煤薄片的研究僅限於低中煤化程度的煤，中、高煤化程度的煤因其逐漸不透明而不利於研究。把煤磨成煤磚光片，或把煤粒粘結起來製成粉煤光片，在光學顯微鏡下，用反射光進行觀測，不同的顯微組分，其反光色 、形態、結構和突起不同。
顯微鏡下煤巖成分通常劃分為鏡質組、惰質組、殼質組三大有機顯微組分組，各顯微組分組可根據形態和結構的不同再分出若干顯微組分，顯微組分又可細分成顯微亞組分及顯微組分種，並由它們組合成各種顯微煤巖型別。
1、鏡質組
鏡質組是煤中最常見的顯微組分，包括結構鏡質體、無結構鏡質體和鏡屑體三種顯微組分，其含量約佔50~80%以上。鏡質組是由植物的根、莖、葉在覆水的還原條件下，經過凝膠化作用而形成。低中煤階時、鏡質組在透射光下呈橙紅色、褐紅色，反射光下呈灰色、淺灰色，有時具有弱的螢光性。
鏡質組分性脆、裂隙和微孔隙發育、微孔孔徑一般在2μm-50nm之間。鏡質組的密度在1.27～1.
80g/cm3之間，中煤階煤時有最低值，高煤階時密度大。
2、殼質組
殼質組分由於化學性質比較穩定，不易被細菌等微生物破壞、分解，故又稱穩定組。殼質組分含大量脂肪族成分，故有人稱為類脂組。殼質組包括孢子體、角質體、木栓體、樹脂體、 藻類體、螢光體、瀝青質體，滲出瀝青體和殼屑體等顯微組分。
殼質組在透光下多數呈黃色、少數為綠黃色、紅橙色，反射光下呈深灰色、灰色，有突起。各種殼質組分都有自己的特定形態，輪廓清楚。殼質組分具有強的螢光性，在藍光、紫外光的激發下可發出綠黃、亮黃色的螢光。
中煤階煤以後的煤中多數殼質組分已分解消失，在顯微鏡下難以找到。殼質組在腐植煤中是次要的顯微組分。
3、惰質組
惰質組是煤中常見的顯微組分，因其在結焦過程中不軟化，呈惰性，故名。惰質組可分出絲質體、半絲質體、粗粒體、微粒體、菌類體和惰屑體等顯微組分。惰質組分的成因有多種：
植物遺體在缺水多氧的環境下，經氧化而形成；森林火災，植物受不完全燃燒也可形成；泥炭表層受真菌等微生物腐解；強烈的煤化作用也可使各種組分惰質化。惰質組分在透射光下一般為黑色不透明，反射光下呈亮白色、黃白色或灰白色，惰質組分不發螢光。由於惰質組分密度較大，硬度較高，故常顯示正突起。
惰質組分的反射率高，但不同的惰質組分有差別，至高煤階，各組分的差別減小。我國西北地區中生代的煤中，惰質組分含量高，華北地區古生代煤中惰質組含量少一些，新生代多數煤中惰質組分含量很少。
4、礦物質
礦物質是煤中的無機顯微組分，礦物質主要為粘土類和硫化物類礦物，其次為碳酸鹽類，氧化矽類，通常以顆粒狀分散於煤基質塊體中或以夾矸的形式出現，不僅直接影響到煤儲層原位含氣量及其分布，煤儲層均質性及其改造，而且制約了煤中裂隙、顯微裂隙的發育，特別是後生礦物充填於層面、裂隙、孔隙及顯微組分細胞腔中，嚴重阻礙了煤層氣、水的滲流，對煤層氣的開發帶來了負面效應。
（二）腐植煤的巨集觀組成
煤是由植物演化而來的，由高等植物變成的煤稱為腐植煤類，由低等植物藻類形成的煤稱為腐泥煤，由高等植物和低等植物混合堆積形成的煤稱為腐植腐泥煤。自然界中，腐植煤類佔絕大多數，也是工業開採的主要物件，腐植腐泥煤、腐泥煤類數量相對較少。對腐植煤的巨集觀組成劃分方案很多。
我國主要採取兩級分類，即先劃分出巨集觀煤巖成分，再根據巨集觀煤巖成分的組合特徵劃分出巨集觀煤巖型別（附錄二）。腐泥煤巨集觀特徵比較均一，故沒有劃分出巨集觀煤巖成分和型別。
1、腐植煤的巨集觀煤巖成分
巨集觀煤巖成分是用肉眼可以區分出的煤的基本組成單位，包括鏡煤、絲炭、亮煤和暗煤。鏡煤和絲炭是簡單的煤巖成分，亮煤和暗煤是複雜的煤巖成分。
1）鏡煤
鏡煤的顏色深黑，光澤強，是煤巖成分中顏色最深、光澤最強的成分。它質地純淨，結構均一，輪廓清楚，具貝殼狀斷口，常有垂直條帶的內生裂隙。鏡煤性脆、易碎成稜角狀小塊。
在煤層中、鏡煤常呈透鏡狀或條帶狀，條帶厚度一般幾公釐至1-2厘公尺，也有小於1公釐的線理，個別有幾十厘公尺厚的透鏡體。
2）絲炭
外觀像木炭，顏色黑灰色或深灰色，具明顯的纖維狀結構和絲絹狀光澤。絲炭疏鬆多孔、質輕性脆易碎、能染指。絲炭的胞腔有時被礦物質充填，稱礦化絲炭，堅硬而緻密，密度大。
在煤層中，絲炭常呈扁平的透鏡體沿煤層的層面分布，厚度多為1~公釐至幾公釐，有時能形成不連續的薄層。個別地區，絲炭層的厚度可達幾十厘公尺甚至幾公尺。
3）亮煤
亮煤的光澤僅次於鏡煤，一般呈黑色，較脆易碎，但斷面比較平坦。亮煤的均一程度不如鏡煤，表面隱約可見微細的層理。較純淨的亮煤有時也可見內生裂隙，但不如鏡煤發育。
在煤層中，亮煤是最常見的巨集觀煤巖成分，常呈較厚的分層，有時甚至組成整個煤層。
4）暗煤
暗煤的光澤暗淡，一般呈灰黑色，緻密堅硬、韌性好，不易破碎，斷面比較粗糙，一般無內生裂隙。在煤層中，暗煤是常見的巨集觀煤巖成分，常呈厚薄不等的分層，也可組成整個煤層。
2、腐植煤的巨集觀煤巖型別
巨集觀煤巖成分一般的厚度都比較小，在描述煤層、確定煤的組成和性質，進行煤層對比時都十分不便。我們觀察煤層時可以發現，各種煤巖成分的組合是有一定規律性的，造成煤層中有光亮的分層，也有暗淡的分層，這些分層的厚度一般為十幾厘公尺至幾十厘公尺，在層理方向上比較穩定，這些分層實際上就是光澤型別，也即巨集觀煤巖型別。巨集觀煤巖型別可劃分為四種 ，即光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤。
巨集觀煤巖型別的劃分是根據煤中光亮成分，即鏡煤和亮煤在分層中的含量及其反映出來的總體光澤強度來確定的。
1）光亮型煤：鏡煤和亮煤的含量＞75%，光澤很強。由於成分比較均一，故常呈均一狀或不明顯的線理狀結構。
內生裂隙發育，脆度大，易破碎，常具貝殼狀斷口。顯微鏡下觀察，鏡質組含量一般在80%以上，顯微煤巖型別以微鏡煤為主。
2）半亮型煤：鏡煤和亮煤的含量為75%~50%，光澤較強。常以亮煤為主，夾有暗煤和絲炭，條帶狀結構明顯，常具階梯狀或稜角狀斷口。
顯微鏡下觀察，鏡質組含量一般在60～80%之間，顯微煤巖型別以微鏡煤、微亮煤和微鏡惰煤為主。半亮型煤是煤中最常見的巨集觀煤巖型別。
3）半暗型煤：鏡煤和亮煤的含量50%~25%，光澤較弱。鏡煤和絲炭多呈細條帶、線理狀和透鏡狀分布，暗煤較多。
斷口參差不齊，硬度、韌性和密度都較大。顯微鏡下觀察、鏡質組含量為30%~60%，顯微煤巖型別複雜。半暗型煤也是煤中常見的巨集觀煤巖型別。
4）暗淡型煤：鏡煤和亮煤的含量＜25%，光澤暗淡。常以暗煤為主，有時夾鏡煤、亮煤的細條帶、線理或透鏡體。
暗淡煤通常為緻密塊狀，堅硬，韌性大、密度大、不易破碎。也有絲炭含量高的暗淡煤和殼質組含量高的暗淡煤，性質與一般暗淡煤有較大差別。顯微鏡下觀察，鏡質組的含量一般＜30%，而惰質組、殼質組和礦物雜質的含量高。
暗淡型煤的煤質一般都很差，灰分通常大於30%。
煤田地質勘探過程對鏡質組最大反射率ro,max％<2.0％煤儲層中的煤巖組成，礦物分布均作過不同程度的研究，對於ro,max％>2.0％煤儲層中的煤巖組成，只有少數專家才能夠鑑定。
近幾年來，除了顯微光度計自動化程度提高外，人的鑑定水平還存在一定程度的下降。
二、煤儲層中的液相介質
煤儲層中的液相介質包括裂隙、大孔隙中的自由水（油）及其內表面與顯微裂隙、微孔隙內表面、芳香層缺陷內的「準液態」物質。「準液態」物質中的h2o常稱為束縛水。煤化學分析中常將水分劃分為外在水分、內在水分和化合水三部分。
外在水分理論上係指煤粒表面和煤粒裂隙（即非孔隙）中的水分，又稱表面水。實驗室測定是在一定條件下，煤樣與周圍空氣達到濕度平衡時失去的水，即失去的表面水和大孔隙（孔徑大於100nm）中的水。
內在水分指煤孔隙中的水分。實際測定是在一定條件下，煤樣達到空氣乾燥狀態時所保持的水分（此時煤樣稱為自然煤樣），即孔徑小於100nm的孔隙中的水分。其特點是以物理化學方法與煤結合，含量的多少取決於煤的內表面積、芳香缺陷及吸附能力。
煤在100％相對濕度下達到吸濕平衡時除外在水分以外的水分，稱為最高內在水分（mhc：moisture-holding capacity），即煤中孔隙被飽和狀態時的內在水分。實驗室測定是在30℃、相對濕度為96~97%條件下達到吸濕平衡時的內在水分。
化合水又稱結晶水，是以化學方式與煤中礦物結合的水分，其特點是具有嚴格的分子比，高溫下才能除去。
薛愚群等（1977）從地下水滲流的角度，按水的結構形態、分子引力（pm）與重力（pr）的關係、水與圍岩顆粒的連線形式分為結合水和液態水（表3-1）。
表3-1 煤儲層中水的分類（據薛愚群等，1977）
強結合水，又稱吸著水，在靜電引力和氫鍵鏈結力作用下，水分子牢固地吸附於煤顆粒的表面。此種水具有高粘度和高抗剪強度，幾乎不受溫度影響。
第三章煤儲層三相介質與三元結構系統
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第三章二元合金的相結構與結晶
一 填空題 1.cr v在 fe中將形成固溶體。c n則形成固溶體。2.與間隙原子相比，置換原子的固溶強化效果要一些。3.固溶體合金結晶後出現枝晶偏析時，先結晶出的樹枝主軸含有較多的熔點組元。4.共晶反應的特徵是其反應式為 5.勻晶反應的特徵是其反應式為 6.共析反應的特徵是其反應式為 7.合金固溶...
第三章三相交流電路
教學檢測試卷 本卷滿分100分，考試時間70分鐘 一 填空題 每空1分，共24分 1.三相交流電源是指由三個頻率 幅值 相位互差 並且各瞬時值之和等於 的單相交流電動勢組合的供電系統。2.有中性線的三相供電方式稱為 制，如不引出中性線，則稱為 制。照明電路一般採用 供電方式，而三相交流電動機電路一般...