煤層注水是目前世界上普遍使用的礦井災害綜合防治技術,該技術的理論基礎之一是壓力水在煤體中的滲透特性,因煤是一種內(nèi)部含有裂隙-孔隙雙重結(jié)構的多孔介質(zhì),水在煤體中的滲透特性與煤體內(nèi)部結(jié)構密切相關。為建立煤體滲透特性與孔隙結(jié)構間的關系,本文基于核磁共振實驗測試了煤層注水過程中,在不同圍壓及孔隙水壓下煤樣孔隙結(jié)構特征及滲流特性;通過高壓壓汞實驗對注水前后煤樣內(nèi)部孔隙分布特征進行了測試。核磁實驗結(jié)果表明,注水煤樣內(nèi)部裂-孔隙結(jié)構交錯分布,孔徑分布差異明顯,過渡孔所占體積比例最多,大孔次之,微孔及中孔所占體積比例最少;注水過程中,高壓水的擴孔作用可以溝通孔隙網(wǎng)絡,而圍壓的增加則會增大煤樣骨架應力,壓縮煤樣,使孔體積減小,注水過程最終會形成孔隙儲水-裂隙導流的現(xiàn)象。結(jié)合壓汞實驗可知,煤層注水過程中的水的滲流過程會使煤樣骨架發(fā)生壓縮變形,從而改變煤樣內(nèi)部孔隙分布,但是不會對煤樣骨架產(chǎn)生脆性破壞,注水結(jié)束后,煤樣內(nèi)部產(chǎn)生的變形會在彈性能的作用下恢復原狀�；诤舜殴舱駥嶒灱案邏簤汗瘜嶒灁�(shù)據(jù),結(jié)合分形幾何理論對煤樣孔隙結(jié)構的分形特征進行了分析。結(jié)果表明:根據(jù)核磁實驗結(jié)果測算的分形維數(shù)能較好的表征全尺度范圍內(nèi)... 

【文章來源】：山東科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１加工設備及煤樣圖??Ｆｉｇ?２．１?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｃｏａｌ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??２．２高壓注水煤樣核磁共振實驗??

零＿?■震譯??■＂＇ｈ＝５０ｍｍ?寸??隱?Ｕ??圖２．１加工設備及煤樣圖??Ｆｉｇ?２．１?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｃｏａｌ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??２．２高壓注水煤樣核磁共振實驗??２．２．１核磁實驗設備及實驗方案??２．２．１．１核磁實驗設備??實驗設備如圖２．２所示，實驗裝置主要由核磁共振分析與成像系統(tǒng)、高壓??滲流模塊、耐高壓探頭線圈等組成，核磁部分采用ＭａｃｒｏＭＲ－１５０－Ｈ－Ｉ型低場核??磁共振設備，該型號是紐邁公司推出的大口徑核磁分析與成像系統(tǒng)，整體呈立??柜式，外觀簡潔大方，擁有Ｃ型大空腔磁體，適用范圍廣，推拉式進樣設計，??集分析和成像于一體。其磁體類型為稀土釹鐵硼材料永磁體，磁場強度為??０．３±０．０５Ｔ，儀器主頻率為１２．８ＭＨｚ，探頭線圈直徑：１５０ｍｍ，配套最新一代全??數(shù)字化譜儀，在提高樣品圖像的分辨率的同時，能滿足不同尺寸樣品（最大０??１５０ｍｍ）的測試需求。信號采集頻率為２５０ＫＨｚ

所以可以將６譜圖轉(zhuǎn)換為孔徑分布圖。??２．２．１．２實驗方案及實驗流程??實驗過程中，如圖２．３所示，首先將樣品放在烘箱中，在６０°Ｃ條件下烘干??２４小時，其后將樣品取出，稱重，將樣品放入巖心夾持器，測試煤樣的乃譜，??連接好管線，用氟油通過圍壓液入口注入施加圍壓，通過注水口注壓力水，以??還原煤層注水過程中受水力影響區(qū)域內(nèi)煤體的真實受力情況。??實驗過程為：首先給巖心施加固定圍壓（ｌＯＭＰａ）、回壓（８ＭＰａ）條件，??５ｈ內(nèi)系統(tǒng)無泄漏現(xiàn)象則為合格。其后將注水壓力固定為５．００ＭＰａ，分別將圍壓??升高為１２．００ＭＰａ、１６．００ＭＰａ、２０．００ＭＰａ，其后將注水壓力固定為８．００ＭＰａ，將??圍壓分別設置為１２．００ＭＰａ?１６．００ＭＰａ、２０．００ＭＰａ，測試每個壓力點穩(wěn)定后巖心??的�。沧V、孔隙度、液測滲透率，研宄固定注水壓力情況下圍壓變化對孔隙結(jié)構??的影響；然后固定圍壓為１６．００ＭＰａ

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]巖石孔隙結(jié)構三維重構及微細觀滲流的數(shù)值模擬研究[D]. 王金波.中國礦業(yè)大學（北京） 2014

碩士論文
[1]煤孔隙結(jié)構和煤對氣體吸附特性研究[D]. 孟憲明.山東科技大學 2007



本文編號：3025487