超临界CO2作用下高阶煤微观结构及力学特性-声发射特征研究
刘佳佳1
许艳之2
聂子硕2
张云龙2
高建良3
王丹3
1.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001;河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454003;河南理工大学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,河南焦作 4540032.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 4540033.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454003;河南理工大学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,河南焦作 454003
摘要：超临界CO2压裂技术作为极具发展潜力的压裂煤体增透瓦斯技术,明晰其对煤体的影响机制,有助于推动该技术的机理研究和实践工程应用.为准确表征超临界CO2作用下高阶煤的孔裂隙结构及力学特性变化,以焦煤集团中马村矿的高阶煤为试验对象,通过自主搭建的超临界CO2浸泡试验系统,结合全自动物理吸附仪(BET)以及全自动压汞仪(MIP),对超临界CO2处理前后高阶煤的孔裂隙结构变化进行分析,并利用单轴压缩和声发射试验系统对超临界CO2处理前后高阶煤的单轴压缩力学特性和声发射特征进行测定.结果表明:超临界CO2对高阶煤具有良好的扩孔增渗作用.超临界CO2处理后高阶煤的微小孔孔容占比降低,中大孔孔容占比增大,且高阶煤的总孔容增大;超临界CO2对高阶煤的力学特性具有明显的劣化作用.超临界CO2处理后高阶煤单轴抗压强度和弹性模量均显著下降,降幅分别为70.06％和55.56％,且超临界CO2处理后高阶煤的内部声发射信号活跃度明显下降,高阶煤单轴抗压时间、累计振铃计数以及累计能量分别降低了98.68 s、95.14×103个、200.30 V ms,降幅分别为46.65％、37.65％、50.03％,高阶煤累计振铃计数以及累计能量平静期占比均显著增加,缓增期占比均降低,激增期前者占比降低,后者占比小幅度增加.研究成果将有助于推动超临界Co2压裂技术的机理研究,对深部高阶煤的煤层气开采和CO2地下封存具有一定指导意义.
关键词：超临界CO2高阶煤孔隙结构力学特性声发射特性扩孔增渗
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52074106)河南省优秀青年基金资助项目(232300421061)中国博士后科学基金资助项目(2024M750803;SKLMRD-PC22KF11)河南理工大学创新型科研团队(T2023-3)河南理工大学青年骨干教师培养计划项目(2023XQG-07)
论文发表日期：2024-10-25
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：9( 127-135 )
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