激光辐照煤岩的热效应数值模拟分析

• 作者: 刘浩杰 吴玲玲 文国军 杨明军 王玉丹
• 来源期刊: 煤田地质与勘探
• 学科: 工学
• 关键词: 激光辐照 煤岩 热效应 温度场 激光钻进
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 探矿工程
• 页码范围: 217-222
• 页数: 6页
• 分类号: TE21|TE249
• 字数: 4352字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.06.033

摘要

探究激光辐照煤岩的热效应,有助于理解激光作用于煤岩的成孔机制,从而为激光应用于煤层气水平钻进提供理论支持.基于传热学理论,建立了激光辐照煤岩的数学模型,通过多物理场仿真分析软件COMSOL Multiphysics对激光破岩过程中温度场分布情况进行数值计算,探讨了激光光束辐照在煤岩表面时激光功率、光斑半径及辐照时间等因素对激光作用于岩石的热效应影响.再考虑到煤岩在极高的升温速度下将发生相变,建立了其发生气体相变的数值仿真模型,对其气化后形成的烧灼孔进行模拟仿真.仿真结果分析表明,影响钻孔深度的主要因素是激光功率和辐照时间,影响孔口直径大小的主要因素是光斑直径,激光辐照煤岩的成孔机理主要是激光高温烧蚀成孔,如果用于实际钻进过程中将大幅减少固体岩屑,有助于降低排屑工艺的难度.