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深部煤体注水过程中渗流通道演化特征

2021-04-11周宏伟刘泽霖孙晓彤任伟光钟江城赵家巍薛东杰2

煤炭学报 2021年3期

周宏伟,刘泽霖,孙晓彤,任伟光,钟江城,赵家巍,薛东杰2,,4

(1.中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院,北京 100083; 2.中国矿业大学(北京) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083; 3.中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京 100083; 4.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400030)

随着我国浅部煤炭资源逐渐衰竭,深部煤炭开采成为未来重要发展趋势,而深部开采面临冲击地压、底板突水、煤体瓦斯突出和煤尘爆炸等诸多工程灾害防治难题[1-3]。煤层注水作为一种有效的防突降尘手段广泛应用于煤炭领域[4-5]。此外煤层注水可以增大煤体的含水量,使煤体的性质发生改变,降低冲击倾向性,有效预防冲击地压的发生[6]。然而煤层注水过程的机理较为复杂,工程中参数的设定往往依靠经验,因此研究煤层注水过程中含水量动态演化、孔隙结构和渗流通道的变化规律对改进煤层注水技术,保证煤炭开采安全有着重要意义。

注水过程中,煤样的孔裂隙结构变化是一个动态的演化过程,常规的孔隙结构检测手段,如压汞法(MIP)、扫描电镜法(SEM)、低压气体吸附法(L-PGA)等都无法实现驱替过程中的动态监测,微米电子计算机断层扫描(CT)和纳米电子计算机断层扫描虽然能够实现动态监测,但检测的孔隙范围有局限性[7-10]。核磁共振(NMR)作为一种无损快速准确的孔隙结构测试方法,近年来被学者广泛应用于煤样孔隙结构的测试[11],并取得了很多科研成果。LU等[12]通过对不同围压和注水压力下的水压致裂实验进行NMR动态监测,根据球面膨胀理论,确定了孔隙和裂隙结构的演化机理。……

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