裂缝形态影响下注热煤体升温及气体产出规律

摘要

为研究裂缝形态对注热作用下煤样温度变化情况以及对煤中气体产出规律的影响,基于PCAS软件对裂缝形态进行了定性及定量分析,利用自主研制的裂缝煤样注热解吸渗流试验装置开展了室温条件下及注热条件下的煤样气体产出试验,并对注热作用过程中煤样的温度进行实时监测。研究结果表明,煤样的裂缝形态越复杂,煤样升温幅度越大且达到的稳定温度越高,煤样升温越快且温度上升的持续时间越久;平行于流体流动方向的单一裂缝一定时,垂直于流体流动方向的裂缝数目越多,裂缝形态越复杂,对室温条件下及注热条件下煤样气体产出的促进作用越强;注热作用下煤样温度与裂缝分形维数之间呈指数型拟合关系,向裂缝煤样中注热水,可以提高煤样温度,进而促进煤样中气体的产出,使气体产出量增加,且最大产出量可达未注热时量值的1.74倍;向无缝煤样中注入热水后,气体的产出总量较未注热时减少,而含缝煤样注热水后的气体产出总量较无缝时增加,说明裂缝的存在一定程度上可以削弱水锁效应带来的影响;气体产出总量与煤样温度及裂缝分形维数之间呈现三维曲面拟合关系,煤样的气体产出总量随着裂缝分形维数的增大及煤样温度的上升而增加。