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La evolución dinámica de la estructura de poros y fracturas del carbón y sus características fractales bajo la acción de una solución salina

Autores: Wang, Min; Tian, Yakun; Zhang, Zhijun; Guo, Qifeng; Wu, Lingling

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

La evolución dinámica de la estructura de poros y fracturas del carbón y sus características fractales bajo la acción de una solución salina


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Inestabilidad
Pilares de carbón
Mina de carbón
Solución salina
Estructura de poros
Variable de daño

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 36

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La inestabilidad y el fallo de los pilares de carbón es uno de los factores importantes que conducen a las consecuencias catastróficas del colapso de la galería de minas de carbón. El agua de mina de carbón tiene características de alta salinidad. La erosión a largo plazo del agua de mina puede deformar fácilmente la estructura del pilar de carbón, lo que finalmente conduce a la inestabilidad y daños. Este estudio realizó pruebas en muestras de carbón empapadas en soluciones salinas con diferentes concentraciones, y se utilizó el método de resonancia magnética nuclear (RMN) para obtener la evolución dinámica de la estructura de poros-fracturas del carbón. Sobre la base de la teoría fractal, se discutieron los cambios en la dimensión fractal de la estructura de poros durante el proceso de empapado. Se definió la variable de daño basada en la dimensión fractal de los poros y se caracterizó la relación de evolución entre la variable de daño y el tiempo de inmersión. Los hallazgos demostraron que la tasa de cambio de porosidad tiene una relación de aumento exponencial con el tiempo de inmersión, y con el aumento de la concentración de la solución salina, la tasa de cambio de porosidad también muestra tendencias crecientes. El número de poros de filtración y poros totales aumentó con el tiempo de inmersión. Mientras que, con la extensión del tiempo de empapado, el número de poros de adsorción primero aumentó y luego disminuyó. La conectividad entre los poros se fortaleció. La relación entre la dimensión fractal y el tiempo de inmersión es decreciente linealmente. La variable de daño mostró una tendencia creciente con el tiempo de inmersión. A medida que aumentaba la concentración de la solución salina, el daño del carbón aumentaba. Los resultados de la investigación son de gran importancia para evaluar racionalmente la estabilidad de los pilares de carbón y garantizar la operación segura de la ingeniería subterránea.

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