乌兰察布地下气化煤层砂质泥岩高温力学特性试验揭秘

本文主要探讨了"地下气化煤层顶板砂质泥岩热力学试验研究"这一主题，针对乌兰察布地区地下气化煤层中砂质泥岩的高温力学特性进行了深入实验。研究采用MTS 810.2型电液伺服岩石力学试验系统配合高温炉MTS 652.02，测试了100℃至700℃范围内的砂质泥岩在不同温度条件下的力学性能，重点关注了全应力-应变曲线、弹性模量、峰值应力和损伤阈值应变的变化。 首先，实验结果显示，当温度从100℃升至500℃时，砂质泥岩的弹性模量显著增加，增长率达到37%，表现出明显的升温增弹的趋势。然而，当温度进一步提升到500℃至700℃时，弹性模量却呈现出相反的现象，即随温度的升高而下降，减少了大约10%。这种弹性模量的变化反映了砂质泥岩在高温环境下的非线性行为，对于理解和预测其在地下气化过程中的力学响应至关重要。 其次，试验数据还显示，在100℃至600℃的温度区间内，峰值应力和损伤阈值应变都显示出指数增长的模式。具体来说，峰值应力值在此过程中提高了282%，损伤阈值应变增加了181%，这意味着高温环境对砂质泥岩的强度和稳定性产生了显著影响。这些发现对于评估地下气化过程中可能发生的结构变化和稳定性挑战具有重要意义。 这项研究为煤炭地下气化过程中对砂质泥岩的热力学行为提供了关键的理论支持和基础数据，对于优化气化工艺设计、预防潜在的地层破裂和确保地下开采安全具有实际应用价值。通过对砂质泥岩高温力学特性的深入理解，可以更好地指导地下气化开采的技术策略和技术改进，从而降低风险并提高资源利用效率。