通過CT掃描獲得長焰煤切片數(shù)據(jù)圖像,利用Image J將其xy平面切片編輯成60μm×80μm大小,選取其中120張連續(xù)切片作為目標(biāo)區(qū)域?qū)階vizo中對其進行三維重構(gòu),使用CFX流體仿真模擬建模的方法,對其進行低壓瓦斯?jié)B流模擬,定量分析瓦斯在煤體中的滲流規(guī)律。結(jié)果表明:煤樣孔隙的體積分形維數(shù)為2.56,煤樣xy切面方向的分形維數(shù)在14.2～1.56之間;等價孔隙網(wǎng)絡(luò)模型相比于球棒模型更為精確,測得煤樣孔隙結(jié)構(gòu)模型的孔隙數(shù)為1 760,吼道數(shù)為956。沿+z方向的壓降速度遠小于沿-z方向的壓降速度;沿-z方向流動的滲流速度遠大于+z方向,最大流速達到600 m/s,是沿+z方向的1.5倍;二者的xy切面的平均滲流質(zhì)量流量的絕大多數(shù)數(shù)量級大約為10^-10kg/s;滲流過程表現(xiàn)為勢能和動能之間的轉(zhuǎn)化。 

【文章來源】：煤礦安全. 2020,51(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

孔隙結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建

天然多孔巖石往往具有良好的分形特征，煤樣具有分形結(jié)構(gòu)，因此可以利用分形維數(shù)對煤樣孔隙結(jié)構(gòu)進行表征。分形維數(shù)越大，孔隙越粗糙，均一性越差[13]。在Avizo中可以利用Fractal Dimension命令對數(shù)據(jù)進行分形維數(shù)的計算。研究利用該命令對孔隙模型進行分形維數(shù)計算，算出其體積分形維數(shù)為2.56，對于每個xy平面切片上計算出的孔隙表面分形維數(shù)進行作圖處理，孔隙表面分形維數(shù)如圖2。從圖2可以看出，模型xy切面方向的面分形維數(shù)范圍在14.2～1.56之間，整體呈震蕩起伏狀。其中第119個切面的分形維數(shù)最大，為1.55，第34個切面的分形維數(shù)最小，為1.42。

為了更加形象生動地來表征煤樣孔隙結(jié)構(gòu)特征，研究利用Avizo進行孔隙網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建，為了保證構(gòu)建的準(zhǔn)確性，使用其中的Pore Network Model和Auto-Skeleton命令分別對孔隙模型進行網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建以及進行對比驗證。利用Pore Network Model命令來進行孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建，球棒模型如圖3，其中用球體表征孔隙，柱體表征喉道，其整體模型呈現(xiàn)球棒狀。通過Auto-Skeleton命令建立目標(biāo)區(qū)域模型的等價孔隙網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)模型如圖4，其中球體表征孔隙，管束表征喉道。從圖3和圖4可以看出，2種模型都能較好的表征煤樣孔隙結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)模型比球棒模型更為精確，能夠保證一些較小的孔隙和吼道被模型化，更加接近于煤樣孔隙結(jié)構(gòu)的真實情況。模型統(tǒng)計煤相關(guān)參數(shù)見表2。圖4 網(wǎng)絡(luò)模型

【參考文獻】：
期刊論文
[1]X光發(fā)散度對多切片掃描相干衍射成像質(zhì)量的影響[J]. 聶巍,許子健,陶旭磊,邰仁忠,朱志遠.  核技術(shù). 2019(05)
[2]基于壓汞、低溫N2吸附和CO2吸附的構(gòu)造煤孔隙結(jié)構(gòu)表征[J]. 李陽,張玉貴,張浪,侯金玲.  煤炭學(xué)報. 2019(04)
[3]煤巖孔隙結(jié)構(gòu)分形特征表征方法研究[J]. 徐欣,徐書奇,邢悅明,賈慧敏.  煤礦安全. 2018(03)
[4]基于顯微CT技術(shù)的低壓瓦斯?jié)B流特性模擬分析[J]. 周剛,邱磊,王家遠.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(01)
[5]煤變質(zhì)程度對瓦斯吸附能力的控制作用[J]. 張慧杰,張浪,汪東,侯金玲.  煤礦安全. 2017(07)
[6]壓力條件對煤體微觀孔隙模型水滲流的影響[J]. 白若男.  煤礦安全. 2016(12)
[7]含瓦斯煤體孔隙結(jié)構(gòu)與受載細觀變形特征規(guī)律研究[J]. 聶百勝,楊龍龍,李默庚,劉帥,張佳斌.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2016(06)
[8]可控微波場對煤體的孔隙結(jié)構(gòu)及瓦斯吸附特性的影響[J]. 胡國忠,黃興,許家林,秦偉.  煤炭學(xué)報. 2015(S2)
[9]煤層注水壓力對注水效果的影響研究[J]. 駱大勇.  礦業(yè)安全與環(huán)保. 2014(05)
[10]基于顯微CT的構(gòu)造煤滲流孔精細表征[J]. 宋曉夏,唐躍剛,李偉,馮增朝,康志勤,李妍均,相建華.  煤炭學(xué)報. 2013(03)

碩士論文
[1]基于LB方法裂隙煤體瓦斯?jié)B流模擬及軟件開發(fā)[D]. 高明.山東科技大學(xué) 2008



本文編號：3417289