经过冷冲击处理和热-冷冲击处理后,煤体的渗透率平均增幅分别为48.68%和469.24%,热-冷冲击处理过程中煤样的声发射能量峰值是冷冲击处理过程中煤样的声发射能量峰值的3.6倍。
这是河南理工大学魏建平团队在近日发表的《温度冲击作用下煤的渗透率变化规律与增透机制》一文中得出的结论。
研究人员采用温度冲击分别对煤样进行冷冲击处理和热-冷冲击处理,利用声发射设备来测试煤样在温度冲击作用下的内部微破裂发生情况,利用扫描电镜观测煤样表面在温度冲击作用前后的裂纹扩展规律,并通过含瓦斯煤三轴渗流实验系统测试温度冲击前后的煤样渗透率变化情况。
恒温干燥箱和液氮
制备好的煤样
液氮冷浸过程
经过分析发现,热-冷冲击作用下煤体声发射信号强度高的原因是,表面温度的变化不能瞬时被传递遍整个煤体,因而热传递的时间效应将产生空间上的热应力效应,较大的温度梯度对裂隙的扩展和新裂隙的产生有促进作用,故热-冷冲击处理对煤体的损伤强于冷冲击处理。
扫描电镜观察发现,温度冲击作用下煤体结构发生了不同程度的破坏。冷处理后的煤体,大多出现单一裂隙,对煤体渗透性的提高比较有限。而热-冷处理过的煤体,产生的微裂纹数量更多,出现不规则树枝状裂隙,规模大,贯通性好。
研究人员最后指出,不论是何种方式,温度冲击处理的破煤条件是所产生的热应力必须要大于煤体抗拉强度。煤体的非均质性和热应力的存在是温度冲击增透的主要内在机制。
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