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 |
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引用本文: | 王刚,陈雪畅,程卫民,陈昊.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[J].重庆大学学报(自然科学版),2024,47(4):34-50. |
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作者姓名: | 王刚 陈雪畅 程卫民 陈昊 |
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作者单位: | 1.山东科技大学,矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590;2.山东科技大学,安全与环境工程学院,山东 青岛 266590 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(51934004,51974176);山东省自然科学基金杰出青年基金资助项目(ZR2020JQ22)。 |
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摘 要: | 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 9x2.598 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。
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关 键 词: | 煤 多尺度表征 分形维数 孔隙率 渗透率 |
收稿时间: | 2022/9/23 0:00:00 |
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