CO2作用下煤体裂隙发育及三维动力学特性研究

来源：振动与冲击杂志2025年第9期北京时间：

作者：王磊，廖志鹏，陈礼鹏honesty05，杨震宇，吴雨轩，李伟利

单位：1.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室，安徽淮南232001;2.煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司，合肥230041

摘要：为研究CO2吸附对煤体裂隙及其三维动力学特性的影响，利用高压气体吸附解吸系统和CT扫描系统分别对煤样开展了CO2吸附实验和扫描实验，实现了对吸附前后煤样内部裂隙的精准提取及数字化定量表征，并结合自主研发的高温高压含气煤岩动静组合加载系统对煤样开展了不同CO2压力和围压作用下三维动态冲击试验，分析了煤样的动态力学参数，最后从数值模拟角度探讨了煤体裂隙发育与强度劣化间的内在联系。结果表明：（1）吸附CO2会促进煤体内部裂隙扩展并伴随新生裂隙的萌发，导致裂隙网络更加复杂，且作用效果随CO2压力升高而加剧。（2）不同CO2压力作用下，煤体三维动态应力-应变曲线变化趋势大致相同，CO2压力和围压均会影响煤体的动力学特性，CO2会弱化煤体的动态强度和动态弹性模量，而围压作用会使煤体的动态强度和动态弹性模量增加。（3）CO2压力的增大会导致煤体孔隙率不断增大，减小煤体有效承载体积，进而导致煤体宏观力学特性的劣化，同时围压的存在会限制煤样环向变形，且围压越大，限制作用越强。<br>

关键词：CO2吸附；CT扫描；裂隙发育；三维动力学特性；COMSOL模拟