煤微观结构三维表征及其孔-渗时空演化模式数值分析.pdf

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1、第32卷增1岩石力学与工程学报Vo1．32Supp．120l3年1月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJan．，2013煤微观结构三维表征及其孔一渗时空演化模式数值分析金毅，宋慧波，潘结南，郑军领，祝一搏(河南理工大学资源环境学院，河南焦作454000)摘要：探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法，并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先，结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征，采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孑L介质模型。随后，采用格子Boltzmann

2、方法(LBM)模拟孔隙中气体单相流的运移过程，并基于数值试验结果，分析煤岩介质中影响渗透率的主要因素及流体运移达到平衡态前的演化模式。分析结果表明：(11多孑L介质的渗透性能受控于少量、连通性好的大孔所形成的通道，而d,TL及微孔中气体的行为基本属于浓度扩散过程；(2)孔隙属性空间变异条件相同情况下，孔隙度同渗透率之间满足乘幂关系，但幂率系数随孔隙属性变异因子的降低而增加：(3)渗透率随时间呈减少趋势，自运移开始达到动态平衡的耗时量同孔隙度之间是一种负相关的幂率关系。关键词：采矿工程；煤岩：孔一渗关系；多孔介质；QSGS：格子Boltzma

3、nn方法中图分类号：TD32文献标识码：A文章编号：1000—6915(2013)增卜2632—10THREE．DIMENSIoNALREPRESEN，】TIoNoFCoALSMICRoSTRUCTUREANDNUMERICALANALYSISOFITSPoRE．PERMEABILITYSI．ATIAL．TEMPoRALEVoLUTIoNMoDEJINYi，SONGHuibo，PANJienan，ZHENGJunling，ZHUYibo【SchoolofResourcesandEnvironment，HenanPolytechnicUniv

4、ersity，Jiaozuo，Henan454000，China)Abstract：EquivalentconstructionmethodinstatisticsofcoalSporestructurewasdiscussed；andthespatial—temporalevolutionprocessoffluidflowwassimulatedatporescale．Firstofall，theporousmediamodelofcoalmediumwasconstructedusingmodifiedquartetstructure

5、generationset(QSGS)algorithmwhichintegratesthenonlinearandanisotropiccharacteristicsofcoalSporestructure．Andthen，single—phasegasflowthroughporeswassimulatedusinglatticeBoltzmannmethod．Basedonthenumericalsimulationresults，themaininfluentialfactorsandtheevolutionpatternofcoa

6、lSpermeabilitybeforefluidflowachieveequilibriumstatewereanalyzed．Theanalysisresultsshowthat：(1)Permeabilityinporousmediaisdominatedbythechannelsconnectedbyporeswithlargesize，butthemigrationinthepathsconnectedbysmallporeandmicroporewasconcentrationdiffusionbehavior；(2)Inthe

7、samespatialdistributionvariabilitypattern，thereisapowerlawrelationbetweenporosityandpermeability，butthepowerratecoeficientincreaseswiththedecreaseofspatialvariability；(3)Permeabilityisreducedgraduallyovertimeinporousmediaandthetimeneededbeforetheflowreachesitsstablestateme

8、etsnegativecorrelationpowerraterelationwithporosity．Keywords：miningengineering；coal—rock；