液氮冷浸前后煤体的微观结构精细化表征方法研究
刘淑敏1
李学龙1
王登科2
1.山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地, 山东 青岛 266590;山东科技大学 能源与矿业工程学院, 山东 青岛266590;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地(河南理工大学), 河南 焦作 4540002.河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地(河南理工大学), 河南 焦作 454000
摘要：随着煤层增透技术的发展,液氮冷浸致裂煤体促进瓦斯抽采的研究取得了广泛关注.为研究液氮冷浸对不同煤质煤体微观结构的改造效果,分别采用电镜扫描仪、压汞仪和低温氮吸附仪对液氮冷浸前后不同煤质煤样(贫煤、肥煤和无烟煤)的微观结构进行了联合表征,对比分析了液氮冷浸对不同煤质煤样孔体积、比表面积分布情况的影响.结果表明:液氮冷浸煤体产生的热应力大于煤的抗拉强度,导致煤的微结构破坏,出现微裂隙萌生或颗粒脱落等现象,显著增加煤的透气性;液氮冷浸后不同煤质煤样的总孔体积和比表面积均增大,肥煤总孔体积增长率最小,其次是无烟煤,贫煤总孔体积增长率最大;液氮冷浸促使煤样内部微孔、小孔、中孔及宏孔/裂隙的孔体积均增大,促使煤样内部大孔贯通形成宏孔/裂隙,导致大孔的孔体积减少;液氮冷浸后各煤样的孔比表面积均集中分布在 10～100 nm,并有明显的峰值特征;液氮冷浸促使贫煤、肥煤和无烟煤煤样的吸附量增大,且处于中高压区(0.4＜p/p0＜1.0)时吸附量差值最大;液氮冷浸能够有效改造不同煤质煤样的内部孔隙结构,研究结果有利于揭示液氮致裂过程中煤储层宏观及微观孔裂隙的空间扩展与连通规律.
关键词：液氮冷浸热应力孔径分布煤微观结构瓦斯吸附渗透率
分类号：TD315(矿山压力与支护)TDT12(矿业工程)
资助基金：国家自然科学基金(52204226)山东省自然科学基金资助项目(ZR2022QE243)泰山学者工程资助项目(tsqnz20221140)
论文发表日期：2023-05-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 93-102 )
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