不同单轴压缩应力条件下煤吸附CO2后颗粒破碎演化规律研究
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煤炭科学技术
- 网络首发时间:2024-04-30 18:39:41
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作者
丁洋王梦迪李树刚林海飞赵泓超谭军红张静非朱冰张一正张艳
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单位
西安科技大学安全科学与工程学院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西煤业化工集团有限责任公司
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摘要
煤层开采完成后,地下形成了大量的裂隙空间,其中存在一层或多层遗煤,甚至可能包括完整的不可采煤层。这为利用煤矿采空区进行的CO2的物理封存(包括游离态和吸附态CO2)提供了新的可能。在煤矿采空区的CO2封存过程中,不同应力分布条件下煤颗粒的破碎和压实特性将发生变化,可能引起采空区储层渗透性变化和微震活动,严重的将导致CO2泄漏,危及CO2封存的安全性。本研究通过比较吸附和未吸附CO2的煤样在不同轴向应力条件下的粒径级配特征、破碎特性和压实特性,揭示了不同应力条件对渗透性的影响。研究结果表明:吸附CO2对煤颗粒的粒度级配产生了显著影响,煤样吸附CO2后的粒度分布与Mandelbrot分形分布之间呈现良好的一致性;吸附CO2增加了煤的破碎倾向,特别是在轴向压力较小时,相对破碎率和绝对破碎率随着轴压的增大逐渐增加。对于压实过程和空隙率,CO2吸附在轴压较小时具有显著影响,但随着轴压的增大,这种影响减弱。本研究结合实验结果和前人研究,提出了采空区煤岩体吸附CO2后渗透率的计算方法,结果表明在吸附CO2过后破碎煤体变得更加密实,吸附影响系数随着应力的增加呈现非线性的变化。研究结果为煤矿采空区CO2封存的安全性评估以及CO2注入后采空区后泄漏的防治提供了重要理论参考。
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关键词
煤矿采空区2吸附"name="keyword">CO2吸附轴向应力破碎煤岩体破碎压实特征
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文章目录
0 引言
1材料与方法
1.1煤样的选取与制备
1.2实验设备
1.3实验方法
2结果与分析
2对粒度分布特征的影响'>2.1吸附CO2对粒度分布特征的影响
2对煤颗粒破碎特性的影响'>2.2吸附CO2对煤颗粒破碎特性的影响
2对破碎煤颗粒压实特征的影响'>2.3吸附CO2对破碎煤颗粒压实特征的影响
2对渗透性的影响'>2.4 采空区煤岩体吸附CO2对渗透性的影响
3结论