采矿与安全工程学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (6): 1231-1239.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0226
液氮溶浸时间对烟煤渗流特性的影响及传热过程模拟
张磊，卢硕，唐俊，李明雪，张村
1．中国矿业大学矿业工程学院，煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学
安全工程学院，江苏 徐州221116；3．中国矿业大学材料与物理学院，江苏 徐州 221116； 4．中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，共伴生能源精准开采北京市重点实验室，北京 100083
Effect of liquid nitrogen immersion time on seepage characteristics of bituminous coal and simulation of heat transfer process
摘要：
低透气性一直限制着我国煤层气的高效抽采，近年来，液氮致裂技术因其绿色环保、增透效果显著等优势成为研究热点。低温液氮在冷冲击致裂煤层的同时，热量也在发生迁移，液氮对煤层的致裂效果是随时间逐渐发生衰减的。为了保证液氮致裂全程的高效性、节约工艺时间，有必要对液氮致裂过程进行细化研究，精确评价其时间效益。为此，选择安徽省淮北煤矿中阶烟煤分别进行了1，5，10，30 min的液氮溶浸处理实验，并对传热过程进行数值模拟。结果表明：1) 液氮溶浸处理可显著提升煤体的渗透率，处理后的煤样较初始状态渗透率增幅可达208.82%~ 432.50%。2) 液氮溶浸处理后，拟合参数“a”值明显增大，即煤体渗透率对孔隙压力的敏感性增大；随着围压的上升，拟合参数“a”值呈减小趋势，即煤体渗透率对孔隙压力的敏感性逐渐减小。3) 实验结果表明随着溶浸时间的增长，液氮的致裂增透效果是在逐渐衰减的；根据数值模拟结果，将液氮溶浸致裂煤体分为3个阶段：0~158 s为高效致裂阶段，158~450 s为正常致裂阶段，450 s后为低效致裂阶段。
中图分类号:
