社会现实场景

深部煤岩力学性质发生显著变化，深部开采冲击地压-瓦斯突出复合动力灾害发生机理日趋复杂，传统监测预警与防治技术难以满足安全生产需求。深部煤岩受高应力和高瓦斯压力双重影响，开采过程中煤岩裂隙演化规律更加复杂，传统煤孔隙结构标准很难全面表征煤储层高度非均质性，且受瓦斯吸附解吸影响，煤体发生膨胀、收缩变形，进而使煤岩内裂隙进一步发生变化，导致深部煤岩力学性质变化规律异于浅部。

真实问题

传统测量煤岩类孔隙度、孔径分布等通常使用压汞法（MIP）、低温氮吸附法（LTNA）、CO2等温吸附（LT-CA）等方法，但这些方法在测试前需要对煤岩进行破碎研磨等二次处理，其操作过程复杂且耗时较长。如何快速、精确掌握煤中裂隙结构特征，获得煤体孔隙度和孔径分布等对煤体力学性质、水-气在煤中渗流的影响规律，是揭示深部冲击地压和瓦斯突出发生机理，研发监测预警与防治技术的重要依据。

技术创新

低场核磁共振（LF-NMR）分析与成像系统通过非侵入、原位动态监测能力，在煤岩灾害防治领域实现了关键技术突破。该系统可有效还原矿井真实情景即在高地温高压力条件下模拟煤层注水驱替瓦斯过程，实时捕捉水-瓦斯两相流体在煤岩孔隙-裂隙网络中的渗流规律与竞争置换机制；依托核磁弛豫信号与成像技术，系统能够三维可视化反演煤岩孔隙分布、流体赋存状态及运移路径，实现对瓦斯吸附-解吸行为的动态追踪，揭示煤层注水、微生物治理等工程措施对瓦斯运移的调控机理。此外，通过关联煤岩变形过程中孔隙流体动态响应与应力场变化，该系统为深部开采条件下煤岩失稳破坏机理及煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害的发生机制提供了原位观测证据。

图1 低温高压核磁共振系统