不同煤阶煤孔隙结构分形表征及其对甲烷吸附特性的影响

煤储层中孔隙结构的发育程度决定了煤体瓦斯的吸附性能,通过低温液氮吸附实验测试了长焰煤、焦煤和无烟煤3种不同变质程度煤样的孔隙结构;基于分形理论对孔隙结构进行了量化表征,并结合煤的甲烷等温吸附实验,深入分析了不同变质程度煤孔隙结构对甲烷吸附特性的影响。结果显示：变质程度与孔隙分形维数D₁呈现出“浴盆式”变化规律,与分形维数D₂符合线性负相关关系;而煤样的微孔比表面积和孔容均与吸附常数a呈正相关关系,即微孔比表面积和孔容越大,煤的吸附能力越强;随着孔隙分形维数D₁的增加,吸附常数a呈现出近似线性增长趋势,煤体孔隙结构越不光滑,比表面积也会越大,从而使得煤的甲烷极限吸附量也会有所升高。     

有效应力对煤体渗透率的影响试验研究

为了研究有效应力对渗透率的影响机制，利用自主研发的煤岩瓦斯吸附-解吸-渗流平台，开展了轴压、围压同步加载条件下煤体渗透率测试试验。引入平均有效应力参数表征煤体受载状态，同时为消除试件个体差异的影响，定义了有效应力敏感系数，深入探讨有效应力对煤体渗透率的控制机理与变化规律。结果表明：瓦斯压力保持恒定时，随着有效应力增加煤体渗透率逐渐减小，其变化规律符合负指数关系；随着有效应力的增加敏感系数逐减小，且符合幂函数关系。基于敏感系数构建了煤样渗透率与有效应力的数学模型。