导水断层岩体的高渗透性为煤炭-水热型地热能高效协同开采提供了新思路,研究深部热-流-固耦合条件下断层岩体的渗透性演变规律是实现煤-热协同开采的重要前提。自主研制了热-流-固耦合三轴试验系统,开展了导水断层岩体热-流-固耦合特性试验。试验结果表明,热-流-固耦合作用下破碎岩体的渗透过程可以划分为冲蚀增透阶段及体缩抑流阶段,其中,冲蚀增透阶段发生在试验初期,岩体的渗透性参数(孔隙率、流速及渗透率)在该阶段迅速增长,进入体缩抑流阶段后保持小幅波动。高温下岩石颗粒的热膨胀效应抑制了岩体孔隙空间扩展,导致渗透参数在冲蚀增透阶段增长缓慢;水压越高,渗透参数在冲蚀增透阶段增幅越大,表明高水压的冲蚀效应更显著;加载轴压与围压均会促进岩体的体缩效应,抑制渗透压力的冲蚀效果,导致试样渗透特性降低。文章丰富了导水断层岩体热-流-固耦合特性研究,为煤-热高效协同开采提供了试验基础。
马丹;侯文涛;孔赛博;张吉雄;李樯;周楠;高富强;汪锋;刘勇;
中国矿业大学矿业工程学院,深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏徐州221116广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州510060山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛266590
矿山工程
煤-热协同开采;断层岩体;热-流-固耦合特性;冲蚀效应
《采矿与安全工程学报》 2024 (002)
P.352-361 / 10
国家自然科学基金项目(52122404,52130402)。
10.13545/j.cnki.jmse.2022.0490
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