紅外加熱儲(chǔ)層煤巖熱損傷特征掃描電鏡及增透試驗(yàn)研究

馬玉林，王常瑞，馬 凱

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 力學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

0 引 言

在我國(guó)煤層氣及煤礦瓦斯抽采界，低滲透煤層孔滲性改善一直是技術(shù)攻關(guān)的難點(diǎn)之一，前期開展了大量研究探索[1-5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也進(jìn)行了利用微波電磁場(chǎng)和外加激勵(lì)條件來改善煤層瓦斯抽采效果的試驗(yàn)研究[6-9]，表明這些措施可以提高煤層氣解吸效率。SHI等[10-11]研究了超聲波對(duì)煤巖裂隙擴(kuò)展的影響，文獻(xiàn)[10]結(jié)合光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡，并利用輸出頻率40 kHz,功率密度10 kW/m2超聲波的超聲仿真系統(tǒng)與超聲波分析儀研究了原裂隙(特別是工作面裂隙)和煤層層理對(duì)裂隙發(fā)育的影響；文獻(xiàn)[11]則采用20 kHz和50 kHz超聲波研究了煤巖孔隙率對(duì)振動(dòng)頻率的敏感性。SHI等的研究表明超聲波可以通過增強(qiáng)裂隙的擴(kuò)展和新裂縫的產(chǎn)生來提高低滲透煤層氣儲(chǔ)層的滲透率。但是，相關(guān)工作多數(shù)停留在其他脈沖波或廣義電磁作用下的滲流規(guī)律研究，關(guān)于具體頻段、具體類型以及具體功率下電磁波作用煤層增滲方面的研究成果較為少見，為此，提出了利用紅外輻射作用激勵(lì)開采低滲透煤層煤層氣的設(shè)想，開展了紅外熱輻射作用下煤巖孔裂隙結(jié)構(gòu)及其演化過程的模擬試驗(yàn)，利用SEM分析了紅外作用前后煤巖樣品孔隙的變化規(guī)律。

1 煤樣及試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以不同功率紅外作用前后的原煤樣品作為研究對(duì)象(表1)，通過QUANTA250型SEM進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)[13-17]，利用Matlab圖像分析板塊進(jìn)行計(jì)算分析，建立關(guān)于二值灰度的空間計(jì)算模型，從而通過統(tǒng)計(jì)原煤試樣微觀圖像信息獲取的孔隙信息。……