注热蒸汽后的煤体微观孔裂隙演化规律

李永^1,2，林柏泉^1,2，杨凯^1,2，朱传杰^1,2，孔佳^1,2

1. 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室2. 中国矿业大学安全工程学院

摘 要：我国煤层瓦斯赋存具有强吸附、低渗透、微孔隙的特点,注热蒸汽开采作为一种新的增加瓦斯抽采率的方法,存在的热蒸汽作用于煤体后的瓦斯解吸、孔隙结构改变等一些基础问题仍未探讨。为了揭示热蒸汽对煤体孔裂隙结构的影响作用,使用高温热蒸汽对煤样进行处理,并借助扫描电镜、压汞法和核磁共振测试手段探讨了热处理前后煤样的孔裂隙演化规律。试验结果表明:热蒸汽作用后的煤体孔隙结构演化归结为4种基本模式,分别为孔隙扩张模式、孔隙连通模式、孔隙破裂模式和裂隙贯通模式。热蒸汽处理后,2种煤样进退汞差值均变大,总孔容、渗透率、孔隙率和平均孔径得到了显著提升;表明蒸汽作用后煤开放孔变多,闭合孔和半闭合孔减少,T2谱中的波峰P1、P2和弛豫时间、整体峰谱面积均有显著提高,表明蒸汽作用后煤孔隙结构受热效应、水蒸气疏孔的影响,孔隙由中小孔向中大孔转变,孔裂隙连通性增加。原有的孔隙得到了进一步发育,孔隙结构的改变能促进煤体的扩孔增渗,最终有利于瓦斯在煤体内的解吸与渗流。对于注热增渗等技术的的进一步发展具有较好的基础作用,研究内容为下一步蒸汽作用后瓦斯解吸研究有很好的指导作用,为注热蒸汽提高煤层渗透率,进而提高煤层气抽采率提供了依据。

关键词：煤体;热蒸汽;孔裂隙;扫描电镜;压汞;核磁共振;