煤炭科学技术

作者：刘佳佳, 李元隆, 高建良, 王丹, 张云龙,

关键词：超临界CO₂, 脉动致裂, 微观结构, 孔隙, 力学特性,

为了明晰超临界CO2脉动作用对低阶煤的作用效果及机理，采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象，通过自主搭建的超临界CO2脉动致裂试验系统开展试验研究，对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共振及单轴压缩试验测定，量化分析超临界CO2脉动作用前后煤体的微观结构、孔隙结构及力学特性变化。结果表明：超临界CO2脉动作用后，煤中方解石和黏土矿物的质量分数增加，黏土矿物质量分数的变化主要受氨伊利石增加的影响，煤中各有机官能团峰值均呈现不同程度的降低，超临界CO2对有机物的萃取作用效果明显，脉动作用后煤体的微晶结构受到损伤，晶体层片间距增加了0.002 9 nm，煤体结构趋于松散；对比超临界CO2脉动作用前，作用后煤样XJ-A、XJ-B有效孔隙率分别提高了66.7%、128.6%，煤体内部孔隙连通性增强，脉动作用对微小孔及中孔的改造作用更明显；超临界CO2脉动作用后煤的力学特性显著劣化，单轴抗压强度和弹性模量分别降低54.73%和59.82%，声发射振铃计数和累积能量均大幅降低，振铃计数峰值降至作用前51%，煤样内部颗粒黏聚力降低，累积能量降低了62%。综上，超临界CO2脉动作用能够显著破坏低阶煤的微观－宏观结构，对深部低阶煤储层致裂增透、煤层气抽采具有重要意义。

来源：2025年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2025年第2期