РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ШИРИНЫ РАСКРЫТИЯ И ИЗВИЛИСТОСТИ ТРЕЩИНЫ В УГОЛЬНОМ КЕРНЕ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы, связанные с определением фильтрационно-емкостных свойств трещин угольного керна на основе анализа изображений аншлифов, снятых сканирующим электронным микроскопом. С привлечением численного моделирования уравнений газодинамики исследуются особенности установившегося ламинарного режима течения газа в единичной трещине. Показано, что на уменьшение скорости потока газа, проходящего по трещине в угле, существенно влияют ее геометрические особенности. Расход газа в первую очередь зависит от ширины раскрытия трещины и ее извилистости. Остальные факторы, такие как шероховатость, ее тип и клиновидность, меньше влияют на величину потерь напора газа по длине трещины. Простая модификация уравнения Буссинеска, учитывающая вклад каждого фактора, обусловленного геометрией трещины, позволяет описать процесс течения газа в реальной трещине. На примере исследования аншлифов, подготовленных из угольного керна, выбуренного из крупного куска угля Пермяковского разреза Караканского угольного месторождения методом электронной микроскопии и последующей цифровой обработкой полученных изображений с привлечением численных методов моделирования течения газа, показано, что наибольшее сопротивление движению газа в трещине оказывает ее извилистость. Разработана методика определения ширины раскрытия, извилистости и шероховатости берегов трещины, которая позволяет как определить перечисленные геометрические параметры трещины, так и рассчитать газопроницаемость по ней. При необходимости возможно применить методику для предсказания газопроницаемости в угольном керне, но для этого необходимо произвести расчеты смыкания берегов трещины, обусловленные наложением горного давления на границу поверхности керна.