高瓦斯煤体低温氧化裂隙演化规律与机理研究

"探究高瓦斯易自燃煤体低温氧化过程中的裂隙发育规律，通过核磁共振技术检测孔隙变化，气相色谱和工业分析辅助理解裂隙演化" 在高瓦斯易自燃煤层的开采中，由于瓦斯压力的增加以及煤层的特性，煤岩动力灾害的发生越来越频繁，尤其是在瓦斯抽采钻孔附近。因此，深入理解高瓦斯易自燃煤体的低温氧化过程对于预防这些灾害至关重要。本文主要关注的是低温氧化如何影响煤体内部裂隙的发育，以及这一过程中的物理机制。 利用核磁共振技术，研究人员能够详细观测到煤体在低温氧化过程中孔隙孔径和数量的变化。随着氧化温度的升高，煤体内部的孔隙不仅孔径增大，数量也在增多。在200℃的升温区间内，孔隙率显著提升了72.2%。这表明低温氧化对煤体的结构产生了显著的改变，可能导致其透气性和渗透性的增加。 通过气相色谱和工业分析实验，研究揭示了裂隙发育的两个主要阶段。第一阶段发生在30至130℃，此阶段煤体内的水分流失和蒸发，使得微孔扩大并连接形成中孔。第二阶段则在130至230℃，此时煤体的大分子和挥发分开始氧化分解，中孔进一步扩张并连接成大孔和微裂隙。这两个阶段的裂隙发育不仅改变了煤体的孔隙结构，也可能直接影响其稳定性，为煤岩动力灾害的发生创造了条件。 低温氧化过程中裂隙的演变对于高瓦斯易自燃煤层的安全管理具有重要意义。了解这一过程有助于优化瓦斯抽采策略，防止因煤体结构变化引发的不稳定性问题，从而降低矿井事故的风险。同时，这些发现也为预测和控制煤层的自燃提供了理论基础，对保障煤矿安全生产具有深远的影响。 通过综合运用核磁共振、气相色谱和工业分析等技术手段，科学家们揭示了高瓦斯易自燃煤体在低温氧化过程中的裂隙发育规律，这对于深入理解煤体的物理性质变化以及预防煤岩动力灾害提供了宝贵的科学依据。这一研究不仅对煤矿行业的安全实践有指导价值，也为未来更精细的煤层地质力学模型建立和灾害防控技术发展奠定了坚实的基础。