水力化煤层增透技术(水力压裂、煤层注水、水力冲孔等)是当前煤层气开采的有效措施,水力化煤层增透技术需向煤层注入液体,使煤层形成宏观裂缝。宏观裂缝产生、扩展及透气性等已经被广泛研究。组成宏观裂缝的煤体也存储着煤层气,并且也受注入液体的影响,而煤体的裂隙孔隙是影响煤层气抽采的关键因素,因此,研究煤体注水过程中裂隙孔隙受注入液体的影响对煤层气的抽采具有重要意义。以气体介质研究的方法与常用的孔隙研究方法(低压气体吸附、压汞法、电镜扫描法等)均无法满足加载围压、注液与实时监测条件。因此,加载围压与注液条件下的裂隙孔隙实时监测成为研究煤体注水过程中裂隙孔隙演化的关键问题。为研究煤体注水过程中裂隙孔隙演化规律,本文采用实验研究与理论分析相结合的方法。先借助加载注入核磁共振装置,开展加载围压与持续注水条件下的原煤裂隙孔隙动态监测实验。再以球形孔理论,揭示裂隙孔隙动态演化机理,并基于孔隙压缩模型,建立煤体裂隙孔隙动态演化模型。煤体注水过程中裂隙孔隙动态演化可为水力化煤层增透的施工提供参照。本文的主要研究成果如下:(1)加载注入核磁共振(LI-NMR)装置可应用于加载围压与持续注水条件下的裂隙孔隙监测。LI-NMR装置可提供加载围压、注液与实时监测条件。LI-NMR对微孔(<10nm)与过度孔(10-100nm)的监测与压汞仪(MIP)和低压气体吸附仪(L-PGA)联合监测的偏差在0.3%-2.8%,对裂隙(>100000nm)与大孔(1000-100000nm)的监测偏差在0.5%-2.6%。(2)得到煤体注水过程中裂隙孔隙的三种动态演化,并揭示演化机理。流通演化:总孔隙度在注液10-120min内较初始孔隙度增加51.6%~79.9%,并形成孔隙通道。重组演化:在注压递减或围压递增条件下,微孔和过渡孔数量呈递增趋势,中孔(100-1000nm)、裂隙与大孔的数量呈递减趋势。U型演化:在围压恒定或围压递增条件下,总孔隙度呈现出一个先衰减17.0%~84.9%,后增加0~30.6%的变化。动态演化机理:流通演化是由注水在10-120min内贯通孔隙所致;重组演化是由中孔、裂隙与大孔重组成微孔与过渡孔所致;U型演化是由注入水与孔隙水支撑已闭合的孔隙成新的孔隙所致。(3)建立了煤体注水过程中裂隙孔隙动态演化模型。由模型可知:裂隙孔隙的压缩性与裂隙孔隙半径及围压呈正相关,与注压呈负相关。