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题名煤体注水渗流模型构建及微观主控影响规律
被引量：1
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作者
王恩茂
王刚
解树亮
魏宏钊
冯净
梁瀚丹
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机构
山东科技大学安全与环境工程学院
山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
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出处
《工程科学学报》
EI
北大核心
2025年第2期271-281,共11页
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基金
国家自然科学基金面上资助项目(52174194)。
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文摘
煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一,起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加,煤体孔隙率相对较低,极大影响煤层注水的润湿效果.因此,为了提高煤层注水的效果,结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素,首先,引入连通孔隙率,建立了包含孔喉、等效孔径、有效孔隙率、毛细管束、迂曲度、流动路径在内的渗流模型;其次,采用高精度射线显微镜(μ-CT)对内蒙古煤矿、同富新煤矿、梅花井煤矿、大黄山煤矿以及磁窖沟煤矿5个煤矿的不同变质程度煤进行扫描,三维重建可视化煤体微观有效孔隙结构,运用分形理论,提取煤体有效连通孔隙结构参数进行计算;再次,通过实验对5个煤矿不同变质程度的煤进行渗透率实测;最后,引入“敏感度”来表征每种影响因素对渗流量的影响程度,运用Morris筛选法,将数值分析法与渗流模型相耦合,定量筛选了煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数、孔喉半径等主控因素,并分析了各主控因素对注水能力的影响规律.本研究建立了一个综合煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径的渗流模型.分析表明,影响注水能力的主控因素依次为煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径.注水能力与煤体坚固性系数呈正弦函数关系,随着有效孔隙率的增加,迂曲度分形维数和体积分形维数的减小,注水能力增强.研究结果可为进一步完善煤层注水渗流理论、增强煤层注水润湿效果,防治矿井粉尘灾害提供理论依据.
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关键词
煤层注水
有效连通孔隙
渗流模型
主控因素
计算机断层扫描
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Keywords
coal seam water injection
effectively connected pore cracks
seepage flow model
main controlling factors
computed tomography
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分类号
X9366
[环境科学与工程—安全科学]
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