不同相态CO_(2)吸附作用下煤体力学性能研究

为了探究不同相态CO_(2)注入难开采煤层对煤体力学性能的影响。以内蒙古敏东一矿矿区为例,将煤样放入自制的三轴吸附渗透仪中,通过调控温度和压力进行不同相态CO_(2)对煤样的吸附试验,模拟在复杂地应力条件下不同相态CO_(2)在难开采煤层的吸附过程。通过对吸附后的煤样进行单轴压缩试验,辅以声发射装置。得到煤体抗压强度、弹性模量和声发射能量的变化情况。定义煤体抗压强度、弹性模量劣化度,并以未吸附CO_(2)的煤样破裂声发射累计能量为基准线,划分高能量区与低能量区,得到不同相态CO_(2)吸附后煤样的破裂行为及损伤特征的演化规律。研究结果表明:(1)CO_(2)吸附会减弱煤样的力学参数,导致煤体宏观破坏特征发生变化,降低其力学性能,CO_(2)吸附作用下煤体抗压强度的总劣化度范围为11.72%~70.89%。(2)CO_(2)吸附作用下煤体弹性模量的总劣化度范围为8.42%~43.07%,不同相态CO_(2)吸附作用下煤体总劣化度情况为:超临界态吸附组>液态吸附组>气态吸附组。(3)经CO_(2)吸附后的煤样,内部形成更多的孔隙和裂隙,致使初始压密时间变长,同时煤样的弹性变形能力减弱,经气态CO_(2)吸附后煤样弹性阶段持续时间为经液态CO_(2)吸附后煤样2倍,为经超临界态CO_(2)吸附后煤样4倍。(4)经CO_(2)吸附后的煤样,未经CO_(2)吸附的煤样声发射总能量为基准线,划分高能量区与低能量区声发射累计能量均处在高能量区,较未吸附煤样相比,均产生了一定程度的破裂。

有效应力改造对煤系页岩裂缝起裂扩展影响试验研究

为研究有效应力改造对水力压裂裂缝起裂扩展影响,以黑龙江双鸭山矿区煤系页岩为研究对象,利用自主研发的真三轴水力压裂试验装置,结合声发射监测系统,采用相似理论,制作含天然裂缝的型岩试件,开展了不同有效应力改造的煤系页岩裂缝起裂扩展模拟试验,分析了裂缝的扩展模式、扩展机制与声发射能量演化过程.研究表明:随有效应力改造增强,水力裂缝扩展具有三种模式,分别为:单一横切裂缝、“T”字形裂缝、“十”字形缝网;试验过程经历了有效应力改造、起裂、扩展、终止4个阶段,对应声发射能量信号具有“平稳→峰值→波动”的演化过程;有效应力改造,增加了试件内部张拉型微裂缝占比,对试件内部造成损伤,促进对天然裂缝的沟通,随有效应力改造增强起裂压力与扩展平均压力均减小,改造强度为3.0 MPa时压裂效果最佳,容易形成复杂缝网.