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近年来,在煤炭安全开采中越来越多的煤矿发现CO超标的现象,给煤矿安全生产带来隐患。本文对崔家寨褐煤和林南仓气煤进行了50、150和250℃条件下的应力-应变实验,同时对生成的气体进行了检测;对实验前后的样品测定了元素组成,采用拉曼光谱、X射线衍射、核磁共振、傅里叶红外光谱、X光电子能谱、固体碳核磁对煤大分子结构及孔隙结构进行了分析;构建了煤的大分子结构模型,进行了分子力学和动力学模拟,系统分析了实验样品在温压作用下分子结构的演化特征,揭示了CO的生成机制。取得的成果如下:(1)崔家寨煤矿含煤地层主要为侏罗系下花园组,地质构造以断层为主;煤岩显微组分以基质镜质体和丝质体为主,宏观裂隙发育,孔隙结构以大、中孔为主。林南仓煤矿含煤地层主要为石炭-二叠纪山西组和太原组,地质构造以正断层为主;煤岩显微组分以结构镜质体和丝质体为主,微裂隙发育,孔隙结构以微孔为主。(2)CJZ样品在三个温度点下均为韧性变形;LNC样品在50和150℃条件下为脆性变形,在250℃条件下为韧性变形。两样品在三个温度点下均生成O2;在150和250℃条件下,生成CO气体。实验后分子结构中d002略有增加,La和Lc略减少;CJZ样品G峰在250℃条件下向高频率区域移动,LNC样品在150和250℃条件下向低频率区域移动,说明温压作用可能导致微晶结构单元的破裂,芳环结构发生改变。CJZ样品孔隙度、吸附孔孔容和扩散孔孔径降低,扩散孔孔容增加;LNC样品孔隙度、扩散孔孔容和孔径减小,而吸附孔孔容增加。(3)实验后CJZ样品脂肪侧链支链增多,同时可能形成环烷烃,含氧官能团中芳香C-O减少较多;LNC样品脂肪侧链可能形成长链结构,含氧官能团中C-O-C减少;芳香结构,两样品在150和250℃条件下可能发生芳环缩聚作用。并构建了实验前后两样品的大分子结构模型。(4)煤分子结构力学和动力学模拟结果表明,相对原煤,CJZ样品的总能量减少,向稳定状态发展;LNC样品的总能量增加,向不稳定状态发展,说明LNC样品在温压作用下分子结构中活性键极易断裂、脱落;通过键长、键能分析认为,CO气体可能来源于煤中C=O的断裂、脱落,还可能来源于O2氧化自由基而生成CO的反应。(5)两煤矿的埋藏史曲线分别呈“W”和“V”形。依据两煤矿发现CO超标的不同情况,并结合地质演化史推定了崔家寨煤矿原生CO可能形成于晚侏罗世至早白垩世,燕山运动中期。LNC煤矿原生CO可能形成于三个时期,一是在三叠纪,印支期;二是侏罗纪,燕山早-中期;三是白垩纪,燕山末期。