液氮冷加载对不同节理煤样结构损伤的影响
李和万1
刘戬2
王来贵2
左建平3
1.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京1000832.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新1230003.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083
摘要：煤体的节理结构是煤层气主要存储空间和渗流通道,而煤层的低渗透性是导致煤层气开采效率低的主要原因,由于节理的角度与贯穿程度不同,使得煤体的物理力学性能产生了较大差异.为了增加煤体的渗透性,利用液氮冷加载煤体的方式对不同种类节理煤样,实验选用阜新盆地长焰煤制成50 mm×50 mm×50 mm的正方体煤样.将煤样放入液氮中浸泡4 h,室温条件下放置20 h,为一个冷加载周期(T),多周期冷加载直至煤样破裂.运用激光共聚焦显微镜、声波测试仪、单轴压缩试验机等仪器观测煤样的表面、整体裂隙损伤情况和单轴抗压强度的变化程度,揭示不同节理煤样结构在液氮低温冷加载作用下的损伤规律.研究结果发现:①贯穿型节理煤样(Ⅰpb15°,Ⅰ am45°和Ⅰ a160°)分别在8T,6T和7T冷加载后,煤样节理结构累积损伤达到煤岩强度极限,发生破碎;②在相同冷加载周期条件下,贯穿型节理较半贯穿型与未贯穿型节理扩展速度快;③煤样冷加载后,与层理呈45°的节理扩展明显.冷加载及作用周期都是煤样节理结构损伤的重要因素,实验结果符合断裂力学理论,并将对煤体结构损伤的进一步研究起到借鉴意义.
关键词：液氮冷加载煤样结构损伤煤层气
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51704142)国家重点研发计划(2017YFC1503102)辽宁省博士科研启动基金(2019-BS-115)
论文发表日期：2020-11-28
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：8( 3833-3840 )
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