基于数字图像处理技术的煤层瓦斯渗流过程数值模拟.PDF

　第３４卷第１期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．１　 　２００９年 １月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｊａｎ．　 ２００９　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２００９）０１－００１８－０６ 基于数字图像处理技术的煤层瓦斯渗流过程数值模拟 １ １ ２ ２ １ 朱万成 ，杨天鸿 ，霍中刚 ，姜文忠 ，魏晨慧 （１东北大学 采矿工程辽宁省重点实验室，辽宁 沈阳　１１０００４；２煤炭科学研究总院抚顺研究院，辽宁抚顺　１１３００１） 摘　要：在考虑克林肯伯格 （Ｋｌｉｎｋｅｎｂｅｒｇ）效应、瓦斯解吸效应以及煤层压缩性对于煤层渗透性 影响的基础上，提出煤层瓦斯运移的气－固耦合方程．利用基于数字图像的技术进行煤体非均匀 结构特征的数值表征，通过数值分析研究了煤层内部结构对于瓦斯运移规律的影响，探讨煤层孔 隙结构的非均匀性对于瓦斯运移过程的控制机制．研究表明，基于数字图像的技术是进行煤体的 非均匀性表征的一个手段；克林肯伯格 （Ｋｌｉｎｋｅｎｂｅｒｇ）效应、瓦斯解吸效应和煤层的骨架受力变 形都是控制瓦斯运移的重要因素． 关键词：数字图像处理技术；瓦斯渗流；克林肯伯格效应；吸附解吸；渗透率；数值模拟 中图分类号：ＴＤ７１２２　　　文献标识码：Ａ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｇａｓｆｌｏｗｔｈｒｏｕｇｈｃｏａｌｓｅａｍｂａｓｅｄ ｏｎｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｂａｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅ １ １ ２ ２ １ ＺＨＵＷａｎｃｈｅｎｇ，ＹＡＮＧＴｉａｎｈｏｎｇ，ＨＵＯＺｈｏｎｇｇａｎｇ，ＪＩＡＮＧＷｅｎｚｈｏｎｇ，ＷＥＩＣｈｅｎｈｕｉ （１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０００４，Ｃｈｉｎａ；２ＦｕｓｈｕｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ ＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｆｕｓｈｕｎ　１１３００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＫｌｉｎｋｅｎｂｅｒｇｅｆｆｅｃｔａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅ ｇａｓｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ａｇａｓｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｅｄｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｇａｓｆｌｏｗｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｇａｓｆｌｏｗｉｎｃｏａｌｓｐｅｃｉｍｅｎｗａｓｎｕｍｅｒｉ ｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄｗｈｅｎｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｂａｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏａｌ ｓｅａｍ，ａｎｄｔｈｅａｓｓｏｃｉａｔｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｇｏｖｅｒｎｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｇａｓｆｌｏｗｄｕｅｔｏｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｃｏａｌｓｅａｍｗａｓｃｌａｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｂａｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｏｌｆｏｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇｔｈｅｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙｏｆｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ，ａｎｄｔｈｅＫｌｉｎｋｅｎｂｅｒｇｅｆｆｅｃｔ，ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｓｅａｍｈａｖｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｇａｓｆｌｏｗｔｈｒｏｕｇｈｃｏａｌｓｅａｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｂａｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｇａｓｆｌｏｗ；Ｋｌｉｎｋｅｎｂｅｒｇｅｆｆｅｃｔ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉ ｔｙ；ｎｕｍｅｒｉｃ