宿县矿区祁南矿中煤级煤高温高压变形实验研究Experimental Study of Medium Rank Coal High Temperature and High Pressure Deformation in Qinan Coalmine,Suxian Mining Area
向杰,刘和武,王施鹏,杨越鹏
摘要(Abstract):
为了深刻揭示构造作用下煤中孔、裂隙结构演化特征与机理,采集淮北宿县矿区祁南矿原生结构煤煤样,开展煤的高温高压变形实验(围压50 MPa,温度100~200℃,应变速率1×10~(-3)~5×10~(-6)/s,应变量10%~20%)。通过对温度、应变速率和应变量对煤变形的影响和实验变形煤孔裂隙结构特征分析,结果表明:温度增高,煤的塑性增强,温度达到200℃时,煤变形发生脆-韧性转变;煤的强度随着应变速率降低而减小,从而更容易发生变形;应变量增大加剧了煤脆性或韧性变形程度。同时,温度、应变速率和应变量也影响着煤的孔裂隙发育。随着煤变形程度的增强,显微裂隙越发育且组合越复杂,总孔容呈波动式变化,微孔孔容和比表面积在脆性变形时不断增大,后在韧性变形初级阶段时有减小的趋势。
关键词(KeyWords): 煤;高温高压实验;脆韧性变形;孔-裂隙结构;祁南矿
基金项目(Foundation): 国家级大学生创新训练项目(201710290022)资助
作者(Author): 向杰,刘和武,王施鹏,杨越鹏
参考文献(References):
- [1]方圆,张万益,曹佳文,等.我国能源资源现状与发展趋势[J].矿产保护与利用,2018,(4):34-43.
- [2]姜波,琚宜文.构造煤结构及其储层物性特征[J].天然气工业,2004,24(5):27-29.
- [3]王向浩,王延斌,高莎莎,等.构造煤与原生结构煤的孔隙结构及吸附性差异[J].高校地质学报,2012,18(3):528-532.
- [4]薛光武,刘鸿福,要惠芳,等.韩城地区构造煤类型与孔隙特征[J].煤炭学报,2011,36(11):1845-1852.
- [5]秦修培,邹艳,汪吉林.构造变形对煤孔隙发育特征影响的研究[J].煤炭科学技术,2017,45(4):155-160.
- [6]周俊义,赵宇,于弘奕.构造煤的孔隙结构实验研究[J].煤矿安全,2016,47(7):5-9.
- [7]降文萍,张群,姜在炳,等.构造煤孔隙结构对煤层气产气特征的影响[J].天然气地球科学,2016,27(1):173-179.
- [8]Bustin R M, Ross J V, Moffat I. Vitrinite anisotropy under differential stress and high confining pressure and temperature:preliminary observation[J]. International Journal of Coal Geology,1986,6:343-351.
- [9]Ross J V,Bustin R M. Vitrinite anisotropy resulting from simple shear experiments at high temperature and high confining pressure[J]. International Journal of Coal Geology,1997,33:153-168.
- [10]周建勋,王桂梁,邵震杰.煤的高温高压变形实验研究[J].煤炭学报,1994,19(3):324-332.
- [11]姜波,秦勇,金法礼.煤变形的高温高压实验研究[J].煤炭学报,1997,22(1):80-84.
- [12]姜波,秦勇,金法礼.高温高压实验变XRD结构演化[J].煤炭学报,1998,23(2):188-193.
- [13]杨光,刘俊来,马瑞.沁水盆地煤岩高温高压实验变形分析[J].天然气工业,2005,25(1):70-73.
- [14]卢方超,高建良,张玉贵,等.单轴加载煤孔、裂隙各向异性声波特征[J].地球物理进展,2018,33(6):2555-2562.
- [15]李云波,姜波.宿县矿区构造特征及其对煤层气赋存的控制[J].中国煤炭地质,2014,26(11):26-31.
- [16]吕凡家.淮北煤田宿县矿区构造特征及其成因分析[J].能源技术与管理,2017,42(4):7-9.
- [17]王文峰,宋志敏,秦勇.淮北宿县矿区煤层气地质评价[J].煤田地质与勘探,2002,30(3):29-34.
- [18]李丽,王楠.淮北矿区煤与瓦斯突出的瓦斯地质规律分析[J].煤炭技术,2009,28(2):127-130.
- [19]谭静强,琚宜文,张文永,等.淮北宿临矿区现今地温场的构造控制[J].煤炭学报,2009,34(4):449-455.
- [20]张洲,王生维,粟冬梅,等.新疆库拜煤田煤储层孔-裂隙系统及有利储层优选[J].科学技术与工程,2016,16(9):149-155.
- [21]胡咤咤,黄文辉,刘素平,等.沁水盆地南部煤储层显微裂隙发育的影响因素[J].煤田地质与勘探,2016,44(5):63-71.
- [22]霍多特B B.煤与瓦斯突出[M].宋士钊,王佑安,译.北京:中国工业出版社,1966.
- [23]蔡忠.储集层孔隙结构与驱油效率关系研究[J].石油勘探与开发,2000,27(6):45-50.
- [24]王振洋,程远平.构造煤与原生结构煤孔隙特征及瓦斯解吸规律试验[J].煤炭科学技术,2017,45(3):84-88.
- [25]李明.构造煤结构演化及成因机制[D].江苏徐州:中国矿业大学,2013.
- [26]陈萍,唐修义.低温氮吸附法与煤中微孔隙特征的研究[J].煤炭学报,2001,26(5):552-556.
- [27]降文萍,宋孝忠,钟玲文.基于低温液氮实验的不同煤体结构煤的孔隙特征及其对瓦斯突出影响[J].煤炭学报,2011,36(4):609-613.