液氮溶浸作用对不同煤阶煤样渗流特性的影响
发布时间：2021-07-12 18:00
中国低透气性煤层广泛赋存且煤阶跨度较大。针对不同煤阶、性质煤层如何确定有效的液氮致裂方式是一个亟待解决的难题。为此,分别选择褐煤、烟煤和无烟煤3种煤阶的煤样进行不同条件下的液氮溶浸,并使用摄像机定点拍摄、观察煤样表面宏观裂隙的演化规律,使用受载煤体注气驱替瓦斯测试实验系统与纯度为99.999%的氮气测试得出煤样渗透率的变化规律。对实验得到的煤样渗流曲线趋势进行简要讨论,对比分析了液氮处理不同阶段煤样的渗透率数值。实验结果表明:①相同围压条件下,煤样的渗透率随着气体压力的增加呈"U"型变化趋势,使用二次函数公式拟合效果良好;②单次液氮处理即可对褐煤煤样产生显著增透效果;③通过增加液氮循环处理次数可有效提升液氮对烟煤的增透效果,一次液氮溶浸处理后的烟煤渗透率增幅最大达到514.89%,两次处理后最大可达到1 129.79%;④多次液氮处理对无烟煤透气性的改善不甚明显,只会逐渐降低其抗拉强度,通过增大热冷冲击温度梯度的液氮处理方式可以有效改善无烟煤透气性,在围压-气压为2.00～1.25 MPa时,初始温度50℃的无烟煤液氮处理后的渗透率增幅仅为2.44%,而初始温度100℃的无烟煤处理后的...
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
实验煤样实物
液氮溶浸处理所使用的设备如图2所示,包括液氮罐与杜瓦瓶。具体方法为将加热后的煤样放入杜瓦瓶内,向瓶内倾倒液氮直至淹没煤样,浸泡20 min后将煤样取出放入真空袋中密封保存(过程中保证液氮完全浸没煤样,液氮不够时及时补充)。(3)煤样在静水压力条件下的渗流实验。
表1 渗流实验围压与进气压力设计Table 1 Design values of confining pressure and inlet pressure in the seepage tests 轴压,围压/MPa 进气压力/MPa 2 0.50,0.75,1.00,1.25,1.50,1.75 3 0.50,0.75,1.00,1.25,1.50,1.75,2.00,2.25,2.50,2.75 4 0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50 5 0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50本实验采用的轴向渗流法即渗流气体从煤体底部进入、顶部排出。系统设有接入计算机的压力计和流量计实时监测上游压力、下游压力和气体流量。煤体轴向渗透率通过下式计算[27]:
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度冲击下煤层内部孔缝结构演化特征实验研究[J]. 王登科,张平,刘淑敏,魏建平,于充,孙刘涛. 煤炭学报. 2018(12)
[2]温度冲击下煤体裂隙结构演化的显微CT实验研究[J]. 王登科,张平,浦海,魏建平,刘淑敏,于充,孙刘涛. 岩石力学与工程学报. 2018(10)
[3]温度冲击作用下煤的渗透率变化规律与增透机制[J]. 魏建平,孙刘涛,王登科,李波,彭明,刘淑敏. 煤炭学报. 2017(08)
[4]焦煤和无烟煤的液氮冷冻致裂效果对比试验[J]. 张春会,刘泮森,王锡朝,于永江,郭晓康,王来贵. 煤炭科学技术. 2017(06)
[5]基于CT扫描的煤岩钻孔注液氮致裂试验研究[J]. 王乔,赵东,冯增朝,周动,张超. 煤炭科学技术. 2017(04)
[6]液氮对不同温度煤裂隙冻融扩展作用研究[J]. 李和万,王来贵,牛富民,刘文峰,张春会. 中国安全科学学报. 2015(10)
[7]液氮溶浸煤致裂的机理研究[J]. 张春会,李伟龙,王锡朝,王来贵,李和万. 河北科技大学学报. 2015(04)
[8]液氮冻结条件下岩石孔隙结构损伤试验研究[J]. 蔡承政,李根生,黄中伟,沈忠厚,王海柱,田守嶒,位江巍. 岩土力学. 2014(04)
[9]液氮对煤岩的冷冲击作用机制及试验研究[J]. 任韶然,范志坤,张亮,杨勇,罗炯,车航. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[10]煤大分子结构研究的进展[J]. 张代钧,鲜学福. 重庆大学学报(自然科学版). 1993(02)
博士论文
[1]液氮循环致裂煤体孔隙结构演化特征及增透机制研究[D]. 秦雷.中国矿业大学 2018
[2]循环冷加载作用下煤样结构损伤实验研究[D]. 李和万.辽宁工程技术大学 2017
本文编号：3280390
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
实验煤样实物
液氮溶浸处理所使用的设备如图2所示,包括液氮罐与杜瓦瓶。具体方法为将加热后的煤样放入杜瓦瓶内,向瓶内倾倒液氮直至淹没煤样,浸泡20 min后将煤样取出放入真空袋中密封保存(过程中保证液氮完全浸没煤样,液氮不够时及时补充)。(3)煤样在静水压力条件下的渗流实验。
表1 渗流实验围压与进气压力设计Table 1 Design values of confining pressure and inlet pressure in the seepage tests 轴压,围压/MPa 进气压力/MPa 2 0.50,0.75,1.00,1.25,1.50,1.75 3 0.50,0.75,1.00,1.25,1.50,1.75,2.00,2.25,2.50,2.75 4 0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50 5 0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50本实验采用的轴向渗流法即渗流气体从煤体底部进入、顶部排出。系统设有接入计算机的压力计和流量计实时监测上游压力、下游压力和气体流量。煤体轴向渗透率通过下式计算[27]:
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度冲击下煤层内部孔缝结构演化特征实验研究[J]. 王登科,张平,刘淑敏,魏建平,于充,孙刘涛. 煤炭学报. 2018(12)
[2]温度冲击下煤体裂隙结构演化的显微CT实验研究[J]. 王登科,张平,浦海,魏建平,刘淑敏,于充,孙刘涛. 岩石力学与工程学报. 2018(10)
[3]温度冲击作用下煤的渗透率变化规律与增透机制[J]. 魏建平,孙刘涛,王登科,李波,彭明,刘淑敏. 煤炭学报. 2017(08)
[4]焦煤和无烟煤的液氮冷冻致裂效果对比试验[J]. 张春会,刘泮森,王锡朝,于永江,郭晓康,王来贵. 煤炭科学技术. 2017(06)
[5]基于CT扫描的煤岩钻孔注液氮致裂试验研究[J]. 王乔,赵东,冯增朝,周动,张超. 煤炭科学技术. 2017(04)
[6]液氮对不同温度煤裂隙冻融扩展作用研究[J]. 李和万,王来贵,牛富民,刘文峰,张春会. 中国安全科学学报. 2015(10)
[7]液氮溶浸煤致裂的机理研究[J]. 张春会,李伟龙,王锡朝,王来贵,李和万. 河北科技大学学报. 2015(04)
[8]液氮冻结条件下岩石孔隙结构损伤试验研究[J]. 蔡承政,李根生,黄中伟,沈忠厚,王海柱,田守嶒,位江巍. 岩土力学. 2014(04)
[9]液氮对煤岩的冷冲击作用机制及试验研究[J]. 任韶然,范志坤,张亮,杨勇,罗炯,车航. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[10]煤大分子结构研究的进展[J]. 张代钧,鲜学福. 重庆大学学报(自然科学版). 1993(02)
博士论文
[1]液氮循环致裂煤体孔隙结构演化特征及增透机制研究[D]. 秦雷.中国矿业大学 2018
[2]循环冷加载作用下煤样结构损伤实验研究[D]. 李和万.辽宁工程技术大学 2017
本文编号：3280390
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