温度冲击下煤体裂隙结构演化的显微CT实验研究

• 作者: 于充 刘淑敏 孙刘涛 张平 浦海 王登科 魏建平
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 温度冲击 显微CT 热应力 裂隙结构 破煤机制
• 年，卷（期）: 2018,（10）
• 页码范围: 2243-2252
• 页数: 10页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2018.0364

摘要

为研究温度冲击下煤体裂隙结构演化特征,以期从微细观方面揭示煤体对温度的响应机制.采用SLX-80型高低温实验系统对原煤进行4种温差条件下的冷热冲击实验,利用工业显微CT系统对温度冲击前后的煤样进行扫描和裂隙结构的三维立体重建,基于VGStudio MAX图像分析系统建立煤样清晰的裂隙可视模型,并对煤体裂隙结构演化特征进行量化表征,运用非定常热应力理论分析温度冲击下的破煤机制.研究结果表明:温度冲击促使煤体内部裂隙扩展加宽,萌生新裂隙,裂隙体积、壁厚、表面积均与温差呈正相关关系,不同温差产生的热应力决定了煤样的损伤程度;温度冲击过程中产生了大量的声发射信号,声发射信号的产生主要集中在前600 s,且温差越大所产生的声发射能量越高;温度冲击所产生的最大热应力位于煤样表面的切向方向,热应力超过煤样抗拉强度是导致裂隙萌生、扩展和相互贯通的直接原因.研究结果可为煤层气高效开发和提高煤层瓦斯抽采率提供技术支撑.