【摘 要】
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本论文选取湖南寒坡坳矿区高煤级煤为研究对象,采用元素分析、工业分析、X射线衍射分析（XRD）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）、核磁共振分析（（13）C-NMR）、X射线光电子能谱分析（XRD）等实验测试手段,从构造作用引起煤体结构变化为切入点,研究不同变形机制下高煤级煤有机质结构特征,探究不同变形程度下煤分子平均结构演化特征。在岩浆热力与构造应力作用下高煤级煤结构演化特征呈非线性连续变化（存在跃变
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本论文选取湖南寒坡坳矿区高煤级煤为研究对象,采用元素分析、工业分析、X射线衍射分析（XRD）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）、核磁共振分析（（13）C-NMR）、X射线光电子能谱分析（XRD）等实验测试手段,从构造作用引起煤体结构变化为切入点,研究不同变形机制下高煤级煤有机质结构特征,探究不同变形程度下煤分子平均结构演化特征。在岩浆热力与构造应力作用下高煤级煤结构演化特征呈非线性连续变化（存在跃变）,延展度La、堆砌度Lc、堆砌层数N、单层碳原子网的苯环数n整体上是随着d002值的减小（变质程度增加）而增大。煤石墨演化以温度为主要因素,受同种岩浆热力条件下韧性变形剪切应变环境会比脆性变形强烈挤压环境更能影响煤分子结构和变质幅度。研究煤样的芳香烃族振动多以苯环三取代方式为主;煤样含氧官能团中醚氧C-O含量最高,羰基共轭C=O次之;芳香烃C=C振动随变质程度增加而增强;脂肪族中亚甲基反对称振动峰面积占比最高,亚甲基对称振动及甲基反对称振动次之;羟基区域中OH-OH振动含量最高。在无烟煤至半石墨阶段脂肪长链、A因子、缩合度DOC数值上升,芳香度AR保持不变;至石墨化阶段脂肪长链、A因子、缩合度DOC、芳香度AR值都减小。在相同变质程度情况下,受韧性剪切作用下煤的A因子大于脆性挤压作用下的煤样,而前者芳香度AR值小于脆性挤压作用下的煤样。无烟煤阶段到石墨化阶段中,H/C 比值变化随d002值呈下降趋势,受天龙山岩体岩浆热力影响O/C比值总体上变化不大。受韧性剪切作用的煤样C-C、C-H键含量低于脆性挤压作用的煤样,但整体上醚氧、羧基高于后者。无烟煤阶段、脆性挤压变形为代表的CM-SL煤样中脂甲基、亚次甲基及季碳含量高于半石墨化阶段、韧性剪切变形CM-RZ煤样,芳甲基含量远远低于后者含量。无烟煤阶段季碳存在是以脂环的叠加、脂链的一个碳上同时连接三个甲基,两种方式存在;而半石墨化阶段主要是以脂环的叠加方式存在。煤中S、N元素含量随着变质程度的加深还有下降趋势,S元素是以砜型硫为主要存在形式。N元素是以吡啶型氮、吡咯型氮、季氮、氮氧化合物形式存在的。靠近岩体的且受韧性剪切变形环境下的煤样其氮氧化合物含量较多。无烟煤到半石墨化阶段煤样在分子聚合态下以分子间范德华作用力为主,半石墨化阶段煤样范德华能大于无烟煤阶段。脆性剪切变形CM-SL煤样形成的微晶取向随机,平行排列堆叠的结构较少;韧性剪切变形CM-RZ煤样模型结构中间部分的微晶取向以平行排列堆叠的结构为主。
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