循环高压电脉冲作用下煤体微裂隙发育特征及其煤岩学控制

• 作者: 李恒乐 秦勇 周晓亭 张永民 陈义林
• 来源期刊: 煤田地质与勘探
• 关键词: 循环冲击 电脉冲 微裂隙 显微组分 煤岩学
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 煤炭地质 矿井地质 煤系气
• 页码范围: 105-113
• 页数: 9页
• 分类号: P618.11
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.013

摘要

基于开放式循环高压电脉冲实验平台,针对肥煤、贫煤和无烟煤3种不同变质程度煤样,开展金属丝和含能材料2种能量加载方式下的煤样冲击致裂实验,通过光学显微镜分析循环冲击作用下煤中微裂隙发育的煤级与载荷响应特征,研究微裂隙扩展演化与显微组分之间的关系.结果发现:① 增加循环冲击次数,微裂隙密度的增大趋势是非线性的,大致可划分为初期缓慢增加、中期快速增大、后期趋于稳定3个阶段,说明并非循环冲击次数越多致裂效果越好,而是存在一个最佳冲击次数.② 金属丝加载方式下煤中微裂隙较含能材料加载下更为发育;整体上,肥煤的微裂隙发育程度高于贫煤,贫煤高于无烟煤,反映循环高压电脉冲在致裂效果上可能具有"双低效应",即低变质程度煤加载低能量致裂效果可能更好.③ 微裂隙发育程度在显微组分之间具有差异性和侧重性,镜质组最发育,惰质组次之,壳质组最少,这是镜质组含量大(空间优势)、原位裂隙密度大(位置优势)、脆性较大(力学优势)综合作用的结果.④ 微裂隙在显微组分中的扩展演化轨迹可归纳为穿越显微组分、局限在显微组分内部、沿显微组分边界发育和形态呈斜列、渐进式张剪性扩展等主要特征.研究结论对进一步揭示循环高压电脉冲煤层致裂微观机制,明确工程实践目标煤层,优化作业工艺参数和提高作业效果具有重要的理论意义.