基于修正压汞法的不同瓦斯含量煤样孔隙结构及分形特征研究

作者

郭勇义高亚斌曹敬张少奇李子文
单位

太原理工大学安全与应急管理工程学院山西煤矿安全研究生教育创新中心
摘要

近年来随着煤矿开采深度逐年增加，瓦斯灾害风险持续加剧.研究煤样孔隙结构特征，对矿井灾害防治具有重要意义.压汞法(MIP)是表征煤层孔隙结构的主要方法，但煤基质在高压下会出现显著的压缩现象，导致微、小孔难以得到准确描述.文章以山西省中北部矿井煤样为研究对象，提出一种规律校正法对MIP数据进行修正，结合分形分析，探讨了不同瓦斯含量煤样的孔隙结构及分形特征.研究结果表明：煤基质压缩系数Kc随着镜质组反射率R0,max的增加呈现三段式变化规律，修正后的MIP数据能够更准确地描述煤体孔隙结构；高突煤样以半开放性微、小孔为主，提供了80.64%和81.23%的孔隙比表面积和体积，丰富的比表面积更易于瓦斯积聚；煤样中、大孔分形维数D1和微、小孔分形维数D2随着R0,max的增大逐渐增加，且D1明显小于D2,说明随着煤样的变质程度增加，孔隙整体发育逐渐复杂，表面更加粗糙，且微、小孔内部结构相对简单，孔隙表面较为光滑；高突煤样和低瓦斯煤样的平均D1和D2分别为2.26,2.76和2.09,2.55,高突煤样内部各阶段孔隙更加发育，非均质性更强.
关键词

MIP修正高突煤层孔隙结构分形特征
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(51804212,52004176)；山西省基础研究计划资助项目(202203021211160)；山西省研究生教育教学改革课题项目(2022YJJG039)；
文章目录

1 试验
1.1 煤样采集
1.2 试验设备及方法
1.2.1 工业组分分析
1.2.2 MIP
1.3 试验结果
1.3.1 煤样组分和镜质组反射率
1.3.2 进退汞曲线
2 考虑基质压缩的MIP数据修正
2.1 规律校正法
2.2 MIP数据修正
3 孔隙结构特征
3.1 孔径结构分析
3.2 分形特征分析
4 结论
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这篇文章属于“矿井瓦斯防治利用战略研究与进展”专题（10篇）