基于不同热解方式下烟煤裂隙结构演化的对比

TQ530.2; 煤炭地下原位热解开采是未来煤炭资源利用的新趋势,探明不同热解方式下煤的孔裂隙结构、空间分布及连通性尤为关键,现有的关于煤热解后孔裂隙结构参数的研究均处于无应力状态且缺乏不同热解方式下孔裂隙结构参数的对比.基于以上不足,利用自制的高温高压热-流体-应力-化学耦合作用的三轴试验机,结合显微CT技术,探究了烟煤在自然、蒸汽原位热解(600 ℃)条件下的裂隙结构差异,进而就差异性进行了机理探究.结果表明:①自然、蒸汽600℃原位热解后,煤样内部产生的裂隙形态以细长型裂纹及孔洞为主,蒸汽热解后裂隙尺度进一步提升,裂隙网络更为丰富复杂;②在轴压5 MPa、围压3 MPa的应力条件下,烟煤...

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Published in煤炭学报 Vol. 48; no. 9; pp. 3460 - 3470
Main Authors 石建行, 冯增朝, 周动, 沈永星, 李学成
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西太原 030024 01.09.2023
太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024%太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024
Subjects
fissure structure
蒸汽热解
steam pyrolysis
bituminous coal
显微CT技术
natural pyrolysis
自然热解
裂隙结构
烟煤
micro-CT technology
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2022.1330

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Summary:TQ530.2; 煤炭地下原位热解开采是未来煤炭资源利用的新趋势,探明不同热解方式下煤的孔裂隙结构、空间分布及连通性尤为关键,现有的关于煤热解后孔裂隙结构参数的研究均处于无应力状态且缺乏不同热解方式下孔裂隙结构参数的对比.基于以上不足,利用自制的高温高压热-流体-应力-化学耦合作用的三轴试验机,结合显微CT技术,探究了烟煤在自然、蒸汽原位热解(600 ℃)条件下的裂隙结构差异,进而就差异性进行了机理探究.结果表明:①自然、蒸汽600℃原位热解后,煤样内部产生的裂隙形态以细长型裂纹及孔洞为主,蒸汽热解后裂隙尺度进一步提升,裂隙网络更为丰富复杂;②在轴压5 MPa、围压3 MPa的应力条件下,烟煤自然热解后裂隙率为原始裂隙率的2.68倍,蒸汽热解后裂隙率为原始裂隙率的3.65倍且每一层位裂隙率更均匀;③蒸汽热解使得烟煤受热均匀,换热面积大,有机质热解更加充分.驱替作用保证热解产物的持续产出;孔隙压力的局部应力作用既扩大了原有的孔裂隙体积又会破坏孔壁弱面,大大增加了孔裂隙连通性;蒸汽剥蚀效应将盲孔及孔裂隙附着的黏稠度较高的焦油"冲刷-运移"至煤体外;富氢环境促进了重质焦油的裂解,增强了油品的流动性;④原位与无应力状态煤样热解裂隙率及裂隙形态存在较大差异,蒸汽热解是煤炭原位注热开采工程实践的最优加热方式.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2022.1330