重复电脉冲波煤岩致裂增渗效果岩石学分析

基于不同煤级大样的电脉冲波加载物理模拟实验,主要采用煤岩学手段,分析了煤岩孔隙-裂隙扩展特征,讨论了煤岩学因素对电脉冲波加载作用的响应,探讨了煤性质与加载条件的配置关系。研究发现:孔隙演化是从微小孔扩展为大中孔,大中孔继续扩展而连通或贯穿裂隙的发育过程;孔容随冲击次数变化呈波动增大的趋势,波动程度反映了孔隙结构的调整程度。肥煤微裂隙主要是从均质镜质体中开始萌生发育,无烟煤裂隙扩展主要体现在原有裂隙宽度的增加。肥煤与瘦煤显微硬度均较低,无烟煤显微硬度非常大。瘦煤样品显微脆度最大,微裂隙发育最好;肥煤微裂隙扩展效率最高,这是特定煤化作用程度的结果。微裂隙发育具有组分选择性,镜质组中微裂隙密度最高,裂隙宽度相对较大;肥煤中存在均质镜质体、镜煤条带的力学性质薄弱带,导致力学性质差,在含能弹条件下过早破裂,孔微裂隙发育不完全。实验过程中较低的冲击波应力能将煤体破坏,关键在于煤体本身存在能够产生应力集中的各种结构缺陷,导致煤岩裂隙萌生、扩展直至失稳解体,属于疲劳性断裂。就改造效率而言,金属丝条件更适合改造煤岩孔隙,含能弹条件更适合改造煤岩裂隙。换言之,小功率多次重复加载条件更有利于煤岩孔隙扩展,大功率冲击加载条件则会诱导煤岩裂隙优先扩展。