液态CO2-高温蒸汽循环冲击煤体三维CT裂隙重构及劣化机理
秦雷1
王平2
李树刚2
王伟凯2
张弦2
1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;东京大学新领域前沿科学研究院,东京2778563;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 7100542.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 710054
摘要：为解决液态CO2冻结煤层孔隙冰融化时间冗长问题,提出液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤层增透技术.本文借助三维CT扫描测试技术,分析冷热循环冲击过程无烟煤三维孔隙结构参数及劣化机理.研究结果表明:①液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙不断延伸,逐渐形成贯通裂隙,三维孔隙数量、表面积、体积及切片最大面孔率均与冷热循环冲击次数指数相关;②根据霍多特孔隙分类法,结合等效直径计算公式,发现冷热循环冲击前期渗流孔体积比例增加,三维孔隙劣化表现为裂隙贯通,冷热循环冲击后期吸附孔体积比例增加,三维孔隙劣化表现为煤体内部产生大量新生孔隙.进一步分析得:①液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体渗流孔半径分形维数增加,孔隙分形特征增强,表面粗糙度提高,热储集性能降低;②孔隙半径分型模型中lg r随冷热循环冲击次数增加而增加,表明孔径劣化扩张明显;③基于冷热循环冲击煤体孔隙力学损伤特征,归纳液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙损伤模型;④利用投影法得到切片损伤率,定义液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙损伤量.当冷热循环冲击12次时,三维孔隙损伤量为48.55.
关键词：冷热循环冲击三维CT扫描孔隙重构劣化机理损伤量
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51904237)中国科协青年人才托举工程资助项目(2022QNRC001)陕西省青年人才托举计划资助项目(20220437)
论文发表日期：2024-09-30
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：10( 304-313 )
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