大盘点：煤炭常用的孔隙结构测试方法（一）

可通过数码相机直接拍摄得到煤样表面宏观裂隙的形态。进一步，可统计裂隙密度并计算表观裂隙的分形维数。半定量测试。

图1 煤样表面宏观裂隙采集系统

图2 经图像增强处理后的煤样宏观裂隙

裂隙密度ρ：煤体裂隙总长度除以端面面积S。

其中，Li为第i条裂隙的长度，n为总裂隙条数。

表观裂隙分形维数D：分形维数是表征煤样孔裂隙分布的重要参数。选取盒子计数法分析表观裂隙的分形特征。盒子计数法是利用边长为 δ 的网格去覆盖试样表面，计算出网格内的裂隙数量N(δ)。改变网格的边长，可以获取不同的 N(δ)。煤体表面网格划分见图3。在 log-log 坐标系下，利用最小二乘法对裂隙数量 N(δ)和网格边长δ进行回归分析，回归直线的斜率就是裂隙表面的分形维数。回归方程公式如下：

式中，A是初始裂隙数量。

图3 盒子计数法计算分形维数示意图

光学显微镜这里小编主要选取体视显微镜。体视显微镜是一种具有正像立体感的显微镜，它成的像是直立的，工作距离长，视场直径大，便于观察被检测物体全层。观测前需对煤样进行抛光处理，可研究尺度大于1μm的细观裂隙。

图4 煤体细观裂隙采集系统

图5 体式显微镜得到的煤样细观裂隙图

拍摄得到的细观裂隙图像一般需进行数字图像处理，数字图像处理主要包含以下步骤：图像采集、图像拼接、图像增强、图像分割、形态学处理、特征参数提取。

图像采集：由于体视显微镜视场有限，为获取煤样的全貌，需要按路径进行多次采集，然后对多张不同位置的图像进行拼接（就像单反摄影的全景接片一样……