液氮溶浸作用對不同煤階煤樣滲流特性的影響
發(fā)布時間：2021-07-12 18:00
中國低透氣性煤層廣泛賦存且煤階跨度較大。針對不同煤階、性質(zhì)煤層如何確定有效的液氮致裂方式是一個亟待解決的難題。為此,分別選擇褐煤、煙煤和無煙煤3種煤階的煤樣進(jìn)行不同條件下的液氮溶浸,并使用攝像機(jī)定點(diǎn)拍攝、觀察煤樣表面宏觀裂隙的演化規(guī)律,使用受載煤體注氣驅(qū)替瓦斯測試實驗系統(tǒng)與純度為99.999%的氮?dú)鉁y試得出煤樣滲透率的變化規(guī)律。對實驗得到的煤樣滲流曲線趨勢進(jìn)行簡要討論,對比分析了液氮處理不同階段煤樣的滲透率數(shù)值。實驗結(jié)果表明:①相同圍壓條件下,煤樣的滲透率隨著氣體壓力的增加呈"U"型變化趨勢,使用二次函數(shù)公式擬合效果良好;②單次液氮處理即可對褐煤煤樣產(chǎn)生顯著增透效果;③通過增加液氮循環(huán)處理次數(shù)可有效提升液氮對煙煤的增透效果,一次液氮溶浸處理后的煙煤滲透率增幅最大達(dá)到514.89%,兩次處理后最大可達(dá)到1 129.79%;④多次液氮處理對無煙煤透氣性的改善不甚明顯,只會逐漸降低其抗拉強(qiáng)度,通過增大熱冷沖擊溫度梯度的液氮處理方式可以有效改善無煙煤透氣性,在圍壓-氣壓為2.00～1.25 MPa時,初始溫度50℃的無煙煤液氮處理后的滲透率增幅僅為2.44%,而初始溫度100℃的無煙煤處理后的...
【文章來源】：煤炭學(xué)報. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
實驗煤樣實物
液氮溶浸處理所使用的設(shè)備如圖2所示,包括液氮罐與杜瓦瓶。具體方法為將加熱后的煤樣放入杜瓦瓶內(nèi),向瓶內(nèi)傾倒液氮直至淹沒煤樣,浸泡20 min后將煤樣取出放入真空袋中密封保存(過程中保證液氮完全浸沒煤樣,液氮不夠時及時補(bǔ)充)。(3)煤樣在靜水壓力條件下的滲流實驗。
表1 滲流實驗圍壓與進(jìn)氣壓力設(shè)計Table 1 Design values of confining pressure and inlet pressure in the seepage tests 軸壓,圍壓/MPa 進(jìn)氣壓力/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本實驗采用的軸向滲流法即滲流氣體從煤體底部進(jìn)入、頂部排出。系統(tǒng)設(shè)有接入計算機(jī)的壓力計和流量計實時監(jiān)測上游壓力、下游壓力和氣體流量。煤體軸向滲透率通過下式計算[27]:
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溫度沖擊下煤層內(nèi)部孔縫結(jié)構(gòu)演化特征實驗研究[J]. 王登科,張平,劉淑敏,魏建平,于充,孫劉濤. 煤炭學(xué)報. 2018(12)
[2]溫度沖擊下煤體裂隙結(jié)構(gòu)演化的顯微CT實驗研究[J]. 王登科,張平,浦海,魏建平,劉淑敏,于充,孫劉濤. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2018(10)
[3]溫度沖擊作用下煤的滲透率變化規(guī)律與增透機(jī)制[J]. 魏建平,孫劉濤,王登科,李波,彭明,劉淑敏. 煤炭學(xué)報. 2017(08)
[4]焦煤和無煙煤的液氮冷凍致裂效果對比試驗[J]. 張春會,劉泮森,王錫朝,于永江,郭曉康,王來貴. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(06)
[5]基于CT掃描的煤巖鉆孔注液氮致裂試驗研究[J]. 王喬,趙東,馮增朝,周動,張超. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(04)
[6]液氮對不同溫度煤裂隙凍融擴(kuò)展作用研究[J]. 李和萬,王來貴,牛富民,劉文峰,張春會. 中國安全科學(xué)學(xué)報. 2015(10)
[7]液氮溶浸煤致裂的機(jī)理研究[J]. 張春會,李偉龍,王錫朝,王來貴,李和萬. 河北科技大學(xué)學(xué)報. 2015(04)
[8]液氮凍結(jié)條件下巖石孔隙結(jié)構(gòu)損傷試驗研究[J]. 蔡承政,李根生,黃中偉,沈忠厚,王海柱,田守嶒,位江巍. 巖土力學(xué). 2014(04)
[9]液氮對煤巖的冷沖擊作用機(jī)制及試驗研究[J]. 任韶然,范志坤,張亮,楊勇,羅炯,車航. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2013(S2)
[10]煤大分子結(jié)構(gòu)研究的進(jìn)展[J]. 張代鈞,鮮學(xué)福. 重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1993(02)
博士論文
[1]液氮循環(huán)致裂煤體孔隙結(jié)構(gòu)演化特征及增透機(jī)制研究[D]. 秦雷.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]循環(huán)冷加載作用下煤樣結(jié)構(gòu)損傷實驗研究[D]. 李和萬.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2017
本文編號：3280390
【文章來源】：煤炭學(xué)報. 2020,45(05)北大核心EICSCD
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【部分圖文】：
實驗煤樣實物
液氮溶浸處理所使用的設(shè)備如圖2所示,包括液氮罐與杜瓦瓶。具體方法為將加熱后的煤樣放入杜瓦瓶內(nèi),向瓶內(nèi)傾倒液氮直至淹沒煤樣,浸泡20 min后將煤樣取出放入真空袋中密封保存(過程中保證液氮完全浸沒煤樣,液氮不夠時及時補(bǔ)充)。(3)煤樣在靜水壓力條件下的滲流實驗。
表1 滲流實驗圍壓與進(jìn)氣壓力設(shè)計Table 1 Design values of confining pressure and inlet pressure in the seepage tests 軸壓,圍壓/MPa 進(jìn)氣壓力/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本實驗采用的軸向滲流法即滲流氣體從煤體底部進(jìn)入、頂部排出。系統(tǒng)設(shè)有接入計算機(jī)的壓力計和流量計實時監(jiān)測上游壓力、下游壓力和氣體流量。煤體軸向滲透率通過下式計算[27]:
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溫度沖擊下煤層內(nèi)部孔縫結(jié)構(gòu)演化特征實驗研究[J]. 王登科,張平,劉淑敏,魏建平,于充,孫劉濤. 煤炭學(xué)報. 2018(12)
[2]溫度沖擊下煤體裂隙結(jié)構(gòu)演化的顯微CT實驗研究[J]. 王登科,張平,浦海,魏建平,劉淑敏,于充,孫劉濤. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2018(10)
[3]溫度沖擊作用下煤的滲透率變化規(guī)律與增透機(jī)制[J]. 魏建平,孫劉濤,王登科,李波,彭明,劉淑敏. 煤炭學(xué)報. 2017(08)
[4]焦煤和無煙煤的液氮冷凍致裂效果對比試驗[J]. 張春會,劉泮森,王錫朝,于永江,郭曉康,王來貴. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(06)
[5]基于CT掃描的煤巖鉆孔注液氮致裂試驗研究[J]. 王喬,趙東,馮增朝,周動,張超. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(04)
[6]液氮對不同溫度煤裂隙凍融擴(kuò)展作用研究[J]. 李和萬,王來貴,牛富民,劉文峰,張春會. 中國安全科學(xué)學(xué)報. 2015(10)
[7]液氮溶浸煤致裂的機(jī)理研究[J]. 張春會,李偉龍,王錫朝,王來貴,李和萬. 河北科技大學(xué)學(xué)報. 2015(04)
[8]液氮凍結(jié)條件下巖石孔隙結(jié)構(gòu)損傷試驗研究[J]. 蔡承政,李根生,黃中偉,沈忠厚,王海柱,田守嶒,位江巍. 巖土力學(xué). 2014(04)
[9]液氮對煤巖的冷沖擊作用機(jī)制及試驗研究[J]. 任韶然,范志坤,張亮,楊勇,羅炯,車航. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2013(S2)
[10]煤大分子結(jié)構(gòu)研究的進(jìn)展[J]. 張代鈞,鮮學(xué)福. 重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1993(02)
博士論文
[1]液氮循環(huán)致裂煤體孔隙結(jié)構(gòu)演化特征及增透機(jī)制研究[D]. 秦雷.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]循環(huán)冷加載作用下煤樣結(jié)構(gòu)損傷實驗研究[D]. 李和萬.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2017
本文編號：3280390
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