PDF《液氮溶浸煤致裂的机理》

3 .但目前总体上还尚未形成有效的低渗煤储层 致裂增透技术.煤层气抽采量与中国埋深2

000 m 以浅的36万亿m

3 资源储量相比,开发水平还很低, 实施了瓦斯抽放的矿井,瓦斯灾害也还屡有发生. 近年来,国内外研究者对液氮冷裂砂岩、页岩 和水泥混凝土等开展了一系列实验和理论研究.任 韶然等 [16] 通过实验研究了液氮冷冲击前后煤岩的 文章编号:1008-1542(2015)00-0001-00 doi:10.7535/hbkd.2015yx 河北科技大学学报

2003 年 波速变化规律.蔡承政等 [17-18] 通过实验研究了液氮 作用下岩石孔隙微观结构的变化规律.张春会等 [19] 利用数值方法模拟了液氮注入钻孔煤引起的煤壁破 裂及煤壁渗透率的变化.与砂岩、页岩等致密岩石 不同,煤是一种微孔隙、微裂隙和割理都很发育的 介质体,在液氮作用下煤体内原生微裂隙扩展和新 裂隙萌生可能是其增透的主要原因.目前,国内外 对液氮作用下煤内原生微裂隙结构发展的实验研究 尚未见有报道. 本文取原煤试样开展了液氮溶浸实验,利用激 光显微镜观测液氮作用下原生裂隙结构的变化,结 合断裂力学分析了液氮作用下煤内原生裂隙扩展机 制,从而为液氮注入低渗煤层致裂增透方法提供理 论依据.

1 溶浸实验 1.1 实验概况及实验结果 从辽宁阜新王营子矿取大块煤样, 按40 mm*40 mm*40 mm尺寸切制试件,干燥后进行实验. 实验的基本过程如下: 1)在煤样表面选择平坦、光滑的表面标注直径 为1.5 mm的观测位置,并注明观测方向. 2)将煤样置于激光共聚焦显微镜OLYMPUS OLS4000下,调整放大倍数和焦距,获取煤样微观 结构图片,如图1所示. 3)将煤样小心置于双层真空保温盒内,缓慢注 入液氮, 浸没煤样后封盖, 浸泡40 min, 如图2所示. 4)揭开封盖,取出煤样,再次置于激光共聚焦 显微镜下观测. 图1 激光共聚焦显微镜观测 Fig.1 Observation of laser confocal microscope (LCM) 图2 煤样液氮溶浸 Fig.2 Coal samples cooled by liquid nitrogen a)A 煤样 B)B 煤样 图3液氮溶浸前微观结构图(200 倍) Fig.3 Coal sample structure scanned by LC........