超临界CO2脉动作用对低阶煤微观-宏观结构损伤演化特征
刘佳佳1
李元隆2
高建良3
王丹3
张云龙2
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：为了明晰超临界CO2 脉动作用对低阶煤的作用效果及机理,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象,通过自主搭建的超临界CO2 脉动致裂试验系统开展试验研究,对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共振及单轴压缩试验测定,量化分析超临界CO2 脉动作用前后煤体的微观结构、孔隙结构及力学特性变化.结果表明:超临界CO2 脉动作用后,煤中方解石和黏土矿物的质量分数增加,黏土矿物质量分数的变化主要受氨伊利石增加的影响,煤中各有机官能团峰值均呈现不同程度的降低,超临界CO2 对有机物的萃取作用效果明显,脉动作用后煤体的微晶结构受到损伤,晶体层片间距增加了 0.002 9 nm,煤体结构趋于松散;对比超临界CO2 脉动作用前,作用后煤样XJ-A、XJ-B有效孔隙率分别提高了 66.7%、128.6%,煤体内部孔隙连通性增强,脉动作用对微小孔及中孔的改造作用更明显;超临界CO2 脉动作用后煤的力学特性显著劣化,单轴抗压强度和弹性模量分别降低 54.73%和 59.82%,声发射振铃计数和累积能量均大幅降低,振铃计数峰值降至作用前 51%,煤样内部颗粒黏聚力降低,累积能量降低了 62%.综上,超临界CO2 脉动作用能够显著破坏低阶煤的微观-宏观结构,对深部低阶煤储层致裂增透、煤层气抽采具有重要意义.
关键词：超临界CO2脉动致裂微观结构孔隙力学特性
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)河南省自然科学基金资助项目(232300421061)中国博士后科学基金资助项目(2024M750803)国家重点实验室开放基金(SKLMRD-PC22KF11)河南理工大学创新型科研团队资助项目(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：2025-02-28
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( 190-199 )
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