基于CT三维重构煤体变开度裂隙渗流特性研究
王刚1
陈昊2
陈雪畅2
杨宝东2
1.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,山东青岛 266590;山东科技大学安全与环境工程学院,山东青岛 2665902.山东科技大学安全与环境工程学院,山东青岛 266590
摘要：煤层注水过程中会发生水沿着煤体原生孔裂隙滤失现象,影响注水现场施工效果.为进一步从微观层面探讨煤体裂隙变开度对其渗透特性的影响,结合CT三维重构技术构建6种不同开度的裂隙模型,分析裂隙体积、形状因子等结构参数以及煤体渗透率与裂隙开度的关系.基于Navier-Stokes方程开展变开度裂隙的渗流模拟研究.研究结果表明:形状因子随着裂隙开度变化逐渐减小,这表示随着开度增加,三维裂隙模型趋近于标准球体,空间形态更加简单,更有利于渗流的持续进行;沿渗流方向裂隙压力逐渐降低,水流速度逐渐增加,其中截面整体的速度分布密度保持不变,平均渗流速度随开度增加呈现增大趋势;渗透率与裂隙开度之间呈非线性关系,裂隙开度在60μm以下时,渗透率随裂隙开度增速缓慢,此时裂隙粗糙度对整体渗流的阻碍作用较强,裂隙开度在60 μm以上时,渗透率随着裂隙开度的增加迅速提高,也会导致部分区域发生回流、涡流现象,最终裂隙空间将对渗流起主导作用.
关键词：CT三维重建裂隙开度形状因子渗透率
分类号：TD714.4(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174194)国家自然科学基金(51974176)山东省自然科学基金杰出青年基金项目(ZR2020JQ22)
论文发表日期：2024-01-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 59-67 )
英文信息