1、煤是一種復雜的多孔介質材料，其內部含有大量孔隙，這些孔隙的大小、形態(tài)和排列方式各不相同，構成了眾多的結構。煤的微觀孔隙結構不僅影響其孔隙度、滲透率等物理性質，對其宏觀物化參數(shù)如密度、吸水性、注水軟化性及弱化性等也有很大的影響，進而在很大程度上決定了氣液在煤巖層中的賦存狀態(tài)和流動特性。高分辨率顯微 CT成像技術和可視化軟件技術的發(fā)展，為我們揭露“摸不清，看不見”的煤體微觀孔隙結構及滲流特性等物理力學過程或機制提供了可能。隨著研究的不斷深入

2、，從微觀孔隙結構層面揭示煤巖體孔隙特征及內部流體滲流特性已然成為巖石力學和流體動力學等領域的研究熱點。鑒于此，本文采用理論分析、實驗測試及數(shù)值模擬相結合的方法，對煤體數(shù)字巖心的實現(xiàn)過程、基于濾波及灰度分割技術的煤體微觀孔隙結構模型提取和煤體微觀層面孔隙滲流特性進行了較為深入的研究，從而逐步展開了“基于顯微CT技術的煤體微觀孔隙結構構建及低壓水滲流特性數(shù)值模擬”的研究。該方向的拓展研究，對從微觀層面研究煤體微觀孔隙結構內部滲流規(guī)律提供了新

3、的思路和途徑，為探討煤體微觀結構應力應變及離散元分析提供了啟示。
　　本文首先介紹了顯微 CT技術的基本概念及所用實驗設備 nanoVoxel-2000系列X射線三維顯微鏡，同時對X射線三維顯微鏡的成像原理、重建原理以及成像系統(tǒng)的組成部分進行了詳細的說明，為后續(xù)的顯微 CT掃描實驗奠定了理論基礎；進而使用nanoVoxel-2000系列X射線三維顯微鏡分別對四種不同煤樣進行顯微 CT掃描，每個煤樣均得到一系列二維切片圖及三維灰度分

4、布圖，從掃描圖像可以清晰地觀察到煤體各成分的分布情況。將掃描得到的數(shù)據(jù)保存為RAW格式后導出，為后續(xù)煤體微觀孔隙模型的建立奠定了基礎。然后，通過對比三種不同的濾波算法，最終選擇中值濾波器對原始圖像進行降噪平滑處理，濾波處理后的孔隙和巖石基質之間的過渡變得自然，邊界也變得平滑，同時也盡可能的保留了圖像重要特征信息，為下一步實現(xiàn)孔隙和基質的圖像分割奠定了基礎；基于孔隙度的圖像分割法，結合巖芯實際孔隙度求出最佳分割閾值，對濾波處理后的圖像進行

5、了二值化處理。通過基于孔隙度的表征單元體分析，最終選取邊長為120的立方體素用以開展微觀孔隙模型建立及孔隙滲流特性數(shù)值模擬研究。利用 Avizo軟件實現(xiàn)了煤體微觀結構模型孔隙、骨架的分離，并保存為通用CAD格式，為煤體微觀孔隙結構有限元模型的構建提供了基于真實尺寸且能夠代表煤樣物理特性的孔隙結構幾何模型。最后，基于ICEM CFD軟件對CAD格式的微觀孔隙模型進行了非結構化網格劃分和邊界條件的設置，采用k-epsilon標準湍流模型，考