煤田火区热能开发与生态利用研究进展

地下煤火造成的地质灾害资源经济和生态环境问题突出,同时又蕴藏着丰富的废热资源,开展热能回收利用研究和工程应用,对于加快煤火治理、节能减排意义重大。本文重点围绕煤矿火灾共性基础科学问题和煤火热能转化清洁利用技术,分析了煤火热能资源开发利用领域中煤火热资源评估、煤火地热提取系统和方法、热能转化与利用等重点方向的关键基础理论和核心技术,阐述了煤火热能提取综合利用系统与工程的最新研究进展,最后提出了煤火防治与利用领域在基础理论、技术攻关和装备研制等方向上的关键问题和研究趋势。

煤火烧变作用下岩石微观结构与力学特性的变化

为加深对煤火烧变作用下岩石性质的认识,系统总结了煤系常见岩石在烧变作用下的微观结构演化特征、热相变产物与力学特性变化。结果表明:岩石力学特性改变与微观结构变化同步,在常温~400℃,泥岩原生裂纹受热膨胀闭合,力学强度增加,温度高于600℃之后,原生裂纹扩展并产生穿晶裂纹,两种裂纹扩展贯通,形成宏观裂隙网,力学强度大幅降低;砂岩微观结构演化特征与泥岩基本一致,但在400℃时即出现穿晶裂纹,温度超过400℃之前,其力学强度移向高温点,呈脆性破坏,在400℃~800℃,背离高温点,呈延性破坏,800℃以上,迅速下降,呈脆性破坏;温度作用下岩石矿物成分发生热相变,形成新岩相。现有的研究存在一定不足,需解决4个关键问题:①缺乏综合考虑化学场、流场影响;②混层处微观结构与力学性质研究尚少;③试验温度梯度划分不合理;④较少考虑岩石节理构造。