煤孔裂隙多尺度表征及其对渗透率的影响分析——以中国14个大型煤炭基地为例

为探究煤体不同尺度孔裂隙特征及其对渗透率的影响，从我国14个大型煤炭基地分别取样，进行氮气吸附、压汞和CT实验，并将CT扫描后的煤样进行渗流实验。结果表明，各煤样中微孔和过渡孔多为封闭孔，连通性差，不利于渗流的进行。r=10 nm和r=100 μm的孔裂隙体积占比相对较大，贡献了煤体大部分孔隙率，S2和S3中的大尺度平行板孔隙为渗流提供了充足的空间。通过划分3种实验表征的优势孔径段，提出了综合表征孔隙率和分形维数的方法，得到各煤样的孔隙率范围为1.62%~11.60%，分形维数范围为2.29~2.78。煤样渗透率在0.000 2×10^-15~ 0.652 5×10^-15 m²之间，以中低渗为主。r<50 nm、50 nm≤ r ≤8.5 μm和r>8.5 μm的孔隙率分量与渗透率的关系分别为y=0.274 1x-0.078 1、y=0.067 4x+0.023 7和y=0.003 9x^{2.598 6}，其中r>8.5 μm的孔隙率分量与渗透率的相关性最强。相对于氮气吸附和压汞实验，CT实验更适用于分析孔裂隙结构对水渗的影响。