煤粒孔隙的分形模型与分形特性研究-煤炭科学技术.PDF

　 第４５卷第７期 煤 炭 科 学 技 术 Ｖｏｌ４５　 Ｎｏ７　 　 ２０１７年 ７月 Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 　 Ｊｕｌｙ ２０１７　 煤粒孔隙的分形模型与分形特性研究 何　 超，刘　 伟 （中国矿业大学（北京） 资源与安全工程学院，北京　 １０００８３） 摘　 要：为了定量表征煤粒孔隙结构特性，选取褐煤、烟煤和无烟煤３ 个不同煤阶煤样分别破碎成 ３ 个不同粒度的煤粒进行压汞试验，基于Ｍｅｎｇｅｒ 海绵模型和热力学模型对试验数据进行处理，研 究了煤粒孔隙的分形特性。 研究表明：基于Ｍｅｎｇｅｒ 海绵模型得到的试验曲线不符合线性关系，曲 线分为２段，前段分形维数Ｄ 大于３，后段线性拟合度太低；采用热力学模型分析孔隙分形特性 Ｍ 时，曲线呈现显著的线性关系，拟合度均在０９８ 以上，且分形维数Ｄ 均在２～３。 表明热力学模型 Ｔ 较Ｍｅｎｇｅｒ 海绵模型更适合研究煤粒孔隙的分形特性。 Ｄ 随着煤粒度的减小而减小，且煤粒度对 Ｔ 其影响较小；Ｄ 随着煤阶的升高而减小，并从煤变质作用的角度分析了其原因。 Ｔ 关键词：分形模型；压汞法；分形特性；多孔介质；煤阶 － － － 中图分类号：Ｐ６１８．１１　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：０２５３ ２３３６（２０１７）０７ ０１５０ ０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｆｒａｃｔａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｆｒａｃｔａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｃｏａｌ ｐｏｒｏｓｉｔｙ Ｈｅ Ｃｈａｏ，Ｌｉｕ Ｗｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　 １０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏａｌ ｒａｎｋ ｓａｍｐｌｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｌｉｇ⁃ ｎｉｔｅ，ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓｃｏａｌａｎｄａｎｔｈｒａｃｉｔｅ，ｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｂｒｅａｋｉｎｔｏｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅｍｅｒｃｕｒｙｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙｔｅｓｔｗａｓｔｈｅｎｐｅｒ⁃ ｆｏｒｍｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅ Ｍｅｎｇｅｒ ｓｐｏｎｇｅｍｏｄｅｌ ａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａｗｅｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｔｏ ｓｔｕｄｙｔｈｅｆｒａｃｔａｌ ｃｈａｒ⁃ ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｐｏｒｏｓｉｔｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｍｅｎｇｅｒ ｓｐｏｎｇｅ ｍｏｄｅｌ ｄｉｄ ｎｏｔ ｆｉｔ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ． Ｔｈ