基于micro-CT扫描的孔裂隙结构表征及渗流模拟

作     者：元永国 王瑞 范楠 YUAN Yongguo;WANG Rui;FAN Nan

作者机构：辽源职业技术学院资源工程系吉林辽源136201 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 

出 版 物：《煤矿安全》 (Safety in Coal Mines)

年 卷 期：2021年第52卷第8期

页      面：15-20页

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：2018年度吉林省教育厅科学技术研究资助项目(JJKH_(2)018188KJ) 

主　　题：微观结构 等效孔隙网络模型 孔隙尺度 孔喉结构参数 绝对渗透率 各向异性 

摘      要：以羊场湾不粘煤为研究对象,基于micro-CT扫描实验和Avizo处理软件,对煤中孔裂隙、矿物质以及煤基质进行精确提取与分割,并通过三维重构技术,得到了连通孔裂隙模型;在此基础上,进一步建立了具有孔裂隙形态学拓扑结构的等效孔隙网络模型,统计分析了煤中孔喉结构参数,包括孔隙半径、孔隙体积、喉道半径、喉道长度以及配位数;基于孔隙尺度的渗流模拟,实现了孔裂隙空间单相水的可视化渗流过程,并计算了3个方向的绝对渗透率。研究结果表明:羊场湾不粘煤中以片状孔隙群和大尺度互相垂直的裂隙发育为主,平均孔隙半径和喉道半径分别为106、27.79μm,平均配位数为3.45;在单相水渗流过程中,孔裂隙空间内的渗流速度明显高于流入流出端,3个方向的渗透率表现出明显的各向异性,其中y方向的绝对渗透率数值最大,x方向的渗透率最小。