煤层层理对微波破煤增透效果的影响

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 5; pp. 2324 - 2337
• Main Authors: 朱健, 胡国忠, 许家林, 杨南, 王同辉, 王宏图, 秦伟
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州 221116%重庆大学资源与安全学院,重庆 400044%中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州 221116 01.05.2024; 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116
• Subjects: 渗透特性; coal seam bedding; 结构损伤; 煤层层理; structural damage; 微波破煤增透; fracturing coal and enhancing permeability by microwave; per-meability characteristics; 层理方向; bedding direction
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0526

TD712; 层理作为一种典型的结构弱面普遍存在于煤层之中,煤层层理与煤基质之间的相对力学性能是决定层理发育煤层微波增透效果的关键.为此,采用自主研制的微波辐射试验装置,对层理面与加载方向之间夹角为 0°、30°、45°、60°和 90°的煤样开展了微波破煤试验,探究了不同层理方向煤样微观孔隙结构与细观裂隙的演化特征,揭示了微波辐射下层理对煤体孔裂隙结构的数量、尺度与连通性的影响规律;对比分析了微波辐射前、后不同层理方向煤体的气体渗透特性,阐明了煤体在煤层层理与微波破煤叠加影响下的渗透率变化规律,揭示了煤层层理对微波破煤增透的影响机制.结果表明:①煤层层理对微波破煤增透效果的影响显著,层理面与加载方向之间夹角越大,微波辐射下煤体的束缚孔减少幅度与连通性裂隙增长幅度也更大;与原煤样相比,微波辐射后不同层理方向煤样渗透率之间的数量级差异有效减小,渗透率各向异性弱化明显.②微波辐射下煤体中细观裂隙发育具有显著的层理效应,具体演化过程为:沿层理面原生裂隙扩展→新的沿层理面裂隙萌生→与层理面相交的裂隙扩展.③煤基质与层理面的介电损耗和传热性质差异,使得微波对煤体的热应力分布受制于层理面.当层理面与加载方向垂直或平行时,煤体以张拉破坏为主;当层理面与加载方向斜交时,煤体以剪切滑移破坏为主.