基于图像分割的煤岩孔隙多尺度分形特征

安里千¹，宫伟力¹，张艳松¹

(1.中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京,100083;
2.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京,100083)

摘要:根据煤岩孔隙系统的精确描述对流体运移机理的重要性,对来自6个不同矿区的煤岩进行了扫锚电镜观测,提出了基于扫锚电镜图像分割的煤岩孔隙多尺度分形研究方法.采用了图像分割算法中的灰度阈值分割、Laplacian边缘算子及Prewin边缘算子检测,提取了煤岩扫描电镜(SEM)图片中的大尺度裂隙、边界曲线以及小尺度孔隙特征;采用盒维数法计算了分形维数,研究了多重孔隙介质分形标度律存在的尺度与SEM放大倍数的关系.结果表明:大尺度裂纹分形标度律存在的下限尺度与7 500倍SEM观测尺度相对应;小尺度孔隙分形标度律存在的上限尺度与2 000倍的SEM观测尺度相对应;细观裂纹分维数反映了煤岩渗透性能;边界分维反映了流动边界的迂曲程度相关于流动阻力;微观孔隙分维相关于吸附性能.

关键词:孔隙结构; 分形; 图像分割; 扫锚电镜; 多尺度分析;

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