煤体原位水力压注多尺度孔裂隙演化及渗透率跃变规律
郑春山1
韩飞林1
江丙友1
薛生1
李国富2
刘帅丽3
1.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 2320012.煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城 0480123.安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001
摘要：煤体水力压注有助于促进瓦斯抽采流动,研发了煤岩多相多场真三轴动态渗流试验系统,验证分析了该系统方形样品高压渗流测试的边界密封性和三向应力加载稳定性,研究了不同应力加载和注水速率影响下原位水力压注煤体孔裂隙扩展、损伤破坏及渗透率跃变规律.采用 Brunauer-Emmett-Teller(BET)、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)、Frenkel-Halsey-Hill(FHH)等理论模型量化分析比表面积、孔径分布及孔隙分形特征,基于声发射系统监测煤体破裂损伤特性.结果表明:水力压注促进裂隙发育,煤体超声波速降低.水力压裂后,煤样磁滞回线范围增大,孔径主峰区域由0.7～2 nm扩展至0.7～30 nm,总孔容增大,1*煤样微孔和中孔体积百分比分别增加了 10.57％和3.06％.3组煤样的比表面积分别增加了 276.17％,224.59％和283.18％,分形维数Di值减小,而D2值增大,孔隙表面变得更加光滑.3组煤样破裂的水压值分别为14.49,19.26,22.40 MPa,破裂时间分别为164.7,107.0,205.5 s,表明同等情况下三向不等压加载比三向等压加载煤体的破裂压力小,注水速率越快,煤体破裂所需时间越短.1#煤样的声发射定位点最多(最大幅值83 dB),2#煤样的最少,声发射定位点的投影基本与煤样XY和XZ端面的裂隙相吻合.水力压注后1#煤样的渗透率增大63.07倍,2*煤样的渗透率增大11.91倍,3*煤样仅增大2.33倍.每组煤样的孔隙、裂隙、损伤及渗透率变化规律均相互吻合,非等压加载和3 mL/min注水速率条件下的1*煤样改造效果最好.
关键词：瓦斯高效抽采水力压注孔裂隙渗透率跃变试验研究
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(52274171)国家重点研发计划(2022YFC2503201)安徽省高校优青科研项目(2023AH030042)
论文发表日期：2024-07-30
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：16( 710-725 )
英文信息