基于不同气化通道类型的地下气化煤体破裂监测及扩展规律
苏发强1
邓启超2
武俊博2
张涛2
代孟佳2
何小龙2
杨君楠2
余伊河2
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003;西安科技大学西部煤炭绿色开发国家重点实验室,陕西西安 710054;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 2211162.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003
摘要：在煤炭地下气化过程中,高温产生的热应力会导致煤体不断破裂,可能会导致气体泄漏,因此煤体破裂的实时监测与规律研究对煤炭地下气化系统长期稳定运行具有重要意义.为此,采用声发射(AE)监测手段对不同气化通道类型的模型实验(带底部交叉孔的垂直同轴气化通道、垂直同轴气化通道、V形连接孔气化通道)中的煤体破裂活动进行了监测,并基于监测结果研究了不同操作参数(气化剂组分和流量)以及气化通道类型对煤体破坏活动及气化区扩展的影响,然后采用矩张量分析构建的裂纹分布模型定量分析了气化过程中声发射源处的裂纹类型以及裂纹方向,从而研究煤在气化过程中的损伤和破坏规律.研究结果表明:气化炉整体温度变化与声发射事件有非常强的相关性,在0～750 ℃内增加会导致声发射事件增多;实验中定位的声发射源可以较为准确的表示煤体破裂位置,通过对声发射源整体分布的监测可以预测气化区的扩展范围,垂直同轴孔模型气化区主要向两侧扩展,而V形连接孔模型的气化区则主要沿气流流动方向扩展;较高的氧体积分数以及气体流量在温度小于氧化区临界温度(900 ℃)时能显著地促进气化区的扩展;基于矩张量分析构建的裂纹分布模型能有效帮助研究煤炭地下气化过程中煤体的破裂规律,裂纹分布模型结果显示,拉伸破坏主导气化过程中煤体的破坏,裂纹总体的聚集方向接近煤层的分层方向,此外裂纹位置分布结果表明在还原区范围内裂纹的萌生与扩展活动较为活跃.
关键词：煤炭地下气化煤岩破裂声发射矩张量分析气化区扩展
分类号：TD84(矿山开采)
资助基金：中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金资助项目(SKLGDUEK2004)河南省重点研发与推广专项(科技攻关)资助项目(222102320139)河南省高等学校重点科研计划资助项目(22B440003)
论文发表日期：2023-10-28
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：14( 3845-3858 )
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