基于核磁共振与应力分析的液氮冷浸致裂煤岩研究

为探究液氮冷浸作用下煤岩孔隙结构的变化规律,以干燥煤岩为试验对象,分别对烟煤和无烟煤试样进行不同冷浸时间处理,通过核磁共振(NMR)试验对比分析液氮冷浸前后煤岩孔隙变化特征;并利用COMSOL软件对液氮冷浸过程进行数值模拟,在得到煤岩温度场分布的基础上进行热应力的计算与分析。结果表明:液氮冷浸作用对煤岩中的各尺寸的孔、裂隙均有不同程度的破坏作用,液氮冷浸30 min时,烟煤与无烟煤的微小孔隙体积增加幅度分别为86. 43%和20. 28%;液氮冷浸煤岩过程中,低温由煤岩表面逐渐向内部传递,煤岩内部各点产生的热应力随时间的延长逐渐增大,直至最大应力值9. 84 MPa,热应力的产生及变化是干燥煤岩主要的增透机制。