Safety in Coal Maines
山西工程技术学院：范鹏宏副教授|基于CT图像的煤吸附甲烷细观变形分形特性研究
作者
范鹏宏1, 2 , 聂百胜3
单位
1.山西工程技术学院 矿业工程系，山西 阳泉 045000
2.山西工程技术学院 矿区生态修复与固废资源化厅市共建山西省重点实验室培育基地，山西 阳泉 045000
3.重庆大学 资源与安全学院，重庆 400044
摘要
为了定量化研究煤吸附甲烷过程细观变形的各向异性特征，通过ACTIS-CT扫描实验系统，开展了恒定温度下方型无烟煤吸附甲烷过程的吸附变形CT扫描实验；根据CT图像，采用质点追踪应变计算算法定量计算了吸附过程中煤内部细观结构的应变变形，讨论了其变化规律。在此基础上，提出了一种基于CT技术煤吸附气体细观变形的非均质性定量化研究方法，应用盒计数维数法计算了分形维数，定量评价了煤细观变形的非均质性，并基于分形几何和细观应变变形分布的物理描述，讨论了分形维数和甲烷吸附各向异性变形特性的关系。研究结果表明：煤吸附气体膨胀变形首先挤压孔隙或裂缝以获得更大的膨胀空间；煤吸附甲烷后引起的细观变形，其非均质性符合分形特征；分形维数与煤吸附甲烷后的膨胀变形率呈负相关性关系，膨胀变形率值越高，分形维数越低，即煤吸附甲烷后越膨胀，煤整体的非均质应变变形的不规则程度越低；相反，膨胀变形率值越低，则分形维数越高，煤整体的非均质应变变形的不规则程度越高。
作者简介
作者简介：范鹏宏（1979—），男，山西太原人，副教授，博士，从事煤岩瓦斯动力灾害方面的教学与研究工作。
本文引用格式
范鹏宏，聂百胜. 基于CT图像的煤吸附甲烷细观变形分形特性研究[J]. 煤矿安全，2024，55（10）：28−37.
FAN Penghong, NIE Baisheng. Study on microscopic deformation fractal characteristics of methane adsorbed by coal based on CT images[J]. Safety in Coal Mines, 2024, 55（10）: 28−37.
