采矿与安全工程学报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (1): 184-193.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0623

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基于氮气吸附法和压汞法低温液氮冻结煤体分形特征研究#br#

秦雷,王平,翟成,李树刚,林海飞,龙航   

  1. 1. 西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054; 2. 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室,陕西西安710054; 3. 中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221116
  • 出版日期:2023-01-15 发布日期:2023-01-15
  • 通讯作者: 秦雷,E-mail:qinlei@xust.edu.cn, Tel:13279251936
  • 作者简介:秦雷(1991— ),男,山东省济宁市人,博士,副教授,硕士生导师,主要从事非常规天然气开采方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51904237);博士后国际交流计划派出项目(PC2021064);中国博士后科学基金特别项目(2020T130522)

Research on fractal characteristics of coal freezing with low temperature liquid nitrogen using nitrogen adsorption method and mercury intrusion method

  • Online:2023-01-15 Published:2023-01-15

摘要: 液氮冻结是实现煤体孔隙贯通,提高煤层气抽采效率的有效方法。为定量化研究低温液氮冻结煤体孔隙结构特征,通过自主搭建液氮冻结煤体试验平台,分别对褐煤进行单次冻结和循环冻结,利用高压吸附仪和压汞仪测试液氮冻结过程中的煤体孔隙改造规律,分析液氮冻结煤体孔隙分形维数。试验结果表明:经过液氮冻结,煤体氮气吸附量和进汞量均增加,循环冻结煤体氮气吸附量与进汞量增加率分别是单次冻结煤体氮气吸附量和进汞量增加率的1.08倍和1.62倍。D1(渗流孔分形维数)和D2(吸附孔分形维数)均在2~3,孔隙分形特征显著。D1、D2随绝对冻结时间增加而减小,表明孔隙贯通性增强,内部结构复杂性降低。循环冻结煤体孔隙分形维数减小量大于单次冻结煤体孔隙分形维数减小量。D1/D2与绝对液氮冻结时间正相关,循环冻结过程D1/D2增长速率是单次冻结过程D1/D2增长速率的2.06倍。

关键词: 氮气吸附, 压汞, 分形维数, 联合表征, 循环冻结

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