煤炭科学技术

作者：李波波, 王斌, 杨康, 任崇鸿, 袁梅, 许江,

关键词：电镜扫描, 孔裂隙结构, 盒维数, 煤岩渗透率, 孔隙直径, 孔裂隙分形特征, 孔隙压力,

为探究煤岩孔裂隙结构与渗透特性的联动关系，采用扫描电镜、偏光和分形等手段分析煤岩孔裂隙结构分布特征，利用自主研发的出口端正压三轴渗流装置，开展恒定有效应力条件下孔隙压力升高的渗流试验。基于分形理论，考虑煤岩表面孔隙分布情况对煤岩渗透率的影响机理，建立考虑孔裂隙分形特征的煤岩渗透率模型，通过试验验证其合理性，对煤岩孔裂隙下分形维数和渗透率耦合进行定量分析。研究结果表明：①六盘水矿区煤岩表面含有一定数量的孔隙和裂隙，其中四角田7号煤层孔裂隙发育情况最好，具有2条清晰的宽度较大的裂隙，并伴有大量交叉微裂隙及孔隙发育，煤岩结构破坏严重;②通过盒维数法可得煤岩孔裂隙分布具有明显的分形特征，且煤岩孔隙率与分形维数呈正相关关系;③恒定有效应力条件下，煤岩渗透率随孔隙压力升高呈现先急剧降低后趋于平缓的趋势，受孔裂隙结构影响，在相同的孔隙压力下煤岩渗透率存在明显差异。煤岩表面孔裂隙结构越复杂其分形维数越大，有助于瓦斯运移，渗透率呈上升趋势；④考虑孔裂隙分形特征的煤岩渗透率模型计算值与实测值吻合度较高，与前人研究成果相比，无论理论机理的适用性还是对试验点的匹配方面都更加适用，且能较好地反映孔隙压力与渗透率的联动关系。

来源：2021年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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