煤炭学报

作者：石建行, 冯增朝, 周动, 沈永星, 李学成,

关键词：自然热解, 蒸汽热解, 烟煤, 显微CT技术, 裂隙结构,

煤炭地下原位热解开采是未来煤炭资源利用的新趋势，探明不同热解方式下煤的孔裂隙结构、空间分布及连通性尤为关键，现有的关于煤热解后孔裂隙结构参数的研究均处于无应力状态且缺乏不同热解方式下孔裂隙结构参数的对比。基于以上不足，利用自制的高温高压热−流体−应力−化学耦合作用的三轴试验机，结合显微CT技术，探究了烟煤在自然、蒸汽原位热解(600 ℃)条件下的裂隙结构差异，进而就差异性进行了机理探究。结果表明：① 自然、蒸汽600 ℃原位热解后，煤样内部产生的裂隙形态以细长型裂纹及孔洞为主，蒸汽热解后裂隙尺度进一步提升，裂隙网络更为丰富复杂；② 在轴压5 MPa、围压3 MPa的应力条件下，烟煤自然热解后裂隙率为原始裂隙率的2.68倍，蒸汽热解后裂隙率为原始裂隙率的3.65倍且每一层位裂隙率更均匀；③ 蒸汽热解使得烟煤受热均匀，换热面积大，有机质热解更加充分。驱替作用保证热解产物的持续产出；孔隙压力的局部应力作用既扩大了原有的孔裂隙体积又会破坏孔壁弱面，大大增加了孔裂隙连通性；蒸汽剥蚀效应将盲孔及孔裂隙附着的黏稠度较高的焦油“冲刷−运移”至煤体外；富氢环境促进了重质焦油的裂解，增强了油品的流动性；④ 原位与无应力状态煤样热解裂隙率及裂隙形态存在较大差异，蒸汽热解是煤炭原位注热开采工程实践的最优加热方式。

来源：2023年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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