基于核磁共振与应力分析的液氮冷浸致裂煤岩研究

来源：中国安全科学学报杂志2019年第11期北京时间：

作者：王春霞, 张学博, 卢方超

单位：1 河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000; ；2 六盘水师范学院 矿业与土木工程学院,贵州 六盘水 553001

摘要：为探究液氮冷浸作用下煤岩孔隙结构的变化规律,以干燥煤岩为试验对象,分别对烟煤和无烟煤试样进行不同冷浸时间处理,通过核磁共振(NMR)试验对比分析液氮冷浸前后煤岩孔隙变化特征;并利用COMSOL软件对液氮冷浸过程进行数值模拟,在得到煤岩温度场分布的基础上进行热应力的计算与分析。结果表明:液氮冷浸作用对煤岩中的各尺寸的孔、裂隙均有不同程度的破坏作用,液氮冷浸30 min时,烟煤与无烟煤的微小孔隙体积增加幅度分别为86.43%和20.28%;液氮冷浸煤岩过程中,低温由煤岩表面逐渐向内部传递,煤岩内部各点产生的热应力随时间的延长逐渐增大,直至最大应力值9.84 MPa,热应力的产生及变化是干燥煤岩主要的增透机制。

关键词：液氮冷浸,核磁共振(NMR),煤岩致裂,孔裂隙,热应力

基金资助：国家重点研发计划项目(2018YFC0808103);国家自然科学基金资助(51734007, 51704099,51604101);河南省高等学校重点科研计划项目(19A440003);河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点试验室开放基金资助(WS2017B14)。