基于氮气吸附法和压汞法低温液氮冻结煤体分形特征研究

作者

秦雷王平翟成李树刚林海飞龙航
单位

西安科技大学安全科学与工程学院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室中国矿业大学安全工程学院
摘要

液氮冻结是实现煤体孔隙贯通，提高煤层气抽采效率的有效方法。为定量化研究低温液氮冻结煤体孔隙结构特征，通过自主搭建液氮冻结煤体试验平台，分别对褐煤进行单次冻结和循环冻结，利用高压吸附仪和压汞仪测试液氮冻结过程中的煤体孔隙改造规律，分析液氮冻结煤体孔隙分形维数。试验结果表明：经过液氮冻结，煤体氮气吸附量和进汞量均增加，循环冻结煤体氮气吸附量与进汞量增加率分别是单次冻结煤体氮气吸附量和进汞量增加率的1.08倍和1.62倍。D1(渗流孔分形维数)和D2(吸附孔分形维数)均在2～3,孔隙分形特征显著。D1、D2随绝对冻结时间增加而减小，表明孔隙贯通性增强，内部结构复杂性降低。循环冻结煤体孔隙分形维数减小量大于单次冻结煤体孔隙分形维数减小量。D1/D2与绝对液氮冻结时间正相关，循环冻结过程D1/D2增长速率是单次冻结过程D1/D2增长速率的2.06倍。
关键词

氮气吸附压汞分形维数联合表征循环冻结
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(51904237)；博士后国际交流计划派出项目(PC2021064)；中国博士后科学基金特别项目(2020T130522)；
文章目录

1 煤样和试验
1.1 样品准备
1.2 试验设备和测试流程
2 实验结果与分析
2.1 氮气吸附实验结果
2.2 压汞实验结果
2.3 绝对冻结时间煤体孔隙改造规律
2.4 液氮冻结煤体孔隙结构
3 结论
引用格式

秦雷,王平,翟成,李树刚,林海飞,龙航.基于氮气吸附法和压汞法低温液氮冻结煤体分形特征研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(01):184-193+203.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0623.
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