煤炭科学技术

作者：刘佳佳, 许艳之, 聂子硕, 张云龙, 高建良, 王丹,

关键词：超临界CO₂, 高阶煤, 孔隙结构, 力学特性, 声发射特性, 扩孔增渗,

超临界CO2压裂技术作为极具发展潜力的压裂煤体增透瓦斯技术，明晰其对煤体的影响机制，有助于推动该技术的机理研究和实践工程应用。为准确表征超临界CO2作用下高阶煤的孔裂隙结构及力学特性变化，以焦煤集团中马村矿的高阶煤为试验对象，通过自主搭建的超临界CO2浸泡试验系统，结合全自动物理吸附仪（BET）以及全自动压汞仪（MIP），对超临界CO2处理前后高阶煤的孔裂隙结构变化进行分析，并利用单轴压缩和声发射试验系统对超临界CO2处理前后高阶煤的单轴压缩力学特性和声发射特征进行测定。结果表明：超临界CO2对高阶煤具有良好的扩孔增渗作用。超临界CO2处理后高阶煤的微小孔孔容占比降低，中大孔孔容占比增大，且高阶煤的总孔容增大；超临界CO2对高阶煤的力学特性具有明显的劣化作用。超临界CO2处理后高阶煤单轴抗压强度和弹性模量均显著下降，降幅分别为70.06%和55.56%，且超临界CO2处理后高阶煤的内部声发射信号活跃度明显下降，高阶煤单轴抗压时间、累计振铃计数以及累计能量分别降低了98.68 s、95.14×103个、200.30 V·ms，降幅分别为46.65%、37.65%、50.03%，高阶煤累计振铃计数以及累计能量平静期占比均显著增加，缓增期占比均降低，激增期前者占比降低，后者占比小幅度增加。研究成果将有助于推动超临界CO2压裂技术的机理研究，对深部高阶煤的煤层气开采和CO2地下封存具有一定指导意义。

来源：2024年第10期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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