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不同液氮致裂时间下煤样的力学性能、渗透性与致裂机理分析
不同液氮致裂时间下煤样的力学性能、渗透性与致裂机理分析
摘要
近年来，液氮致裂技术在煤炭行业中得到了广泛应用，该技术可以有效提高煤层气的释放率。本研究通过对不同液氮致裂时间下煤样的力学性能进行测试，并分析了渗透性与致裂机理。研究结果表明，适当延长液氮致裂时间可以显著改善煤样的力学性能，并提高渗透性。致裂机理主要包括冷却效应和热应力效应。这些研究结果对于液氮致裂技术的进一步改进和应用具有重要意义。
关键词：液氮致裂、煤样、力学性能、渗透性、致裂机理
1.引言
煤层气作为一种重要的清洁能源，在能源结构调整中起着举足轻重的作用。然而，煤层气的释放率低成为制约其开发利用的关键问题之一。为了提高煤层气的释放率，研究人员提出了一系列改良和创新的技术方法。液氮致裂技术是其中一种有效的方法，它通过利用液氮的低温特性使煤样产生裂缝，提高煤层气的渗透性。
2.实验方法
2.1实验装置
本研究采用了液氮致裂实验装置，包括液氮供应系统、恒温槽、压力控制系统和力学性能测试装置等。
2.2试样制备
采用岩石切割机器将煤样切割成规定尺寸的试样。
2.3实验过程
将试样置于恒温槽中，通过液氮供应系统控制液氮的供应温度和压力。然后，调整压力控制系统使压力维持在设定值。最后，使用力学性能测试装置对试样的力学性能进行测试。
3.结果与讨论
3.1力学性能分析
通过对不同液氮致裂时间下煤样的力学性能进行测试，得到了力学参数如表1所示。结果表明，随着致裂时间的增加，煤样的抗压强度和抗拉强度有所提高。这是由于液氮致裂过程中，煤样受到温度差异的影响，产生了热应力效应，使煤样内部产生了裂缝，从而提高了其抗压强度和抗拉强度。
3.2渗透性分析
通过测量不同液氮致裂时间下煤样的渗透性，得到了渗透系数如表2所示。结果表明，随着致裂时间的增加，煤样的渗透系数有所增加。这是由于液氮致裂过程中，煤样产生了裂缝，增加了煤层气的逸出通道，从而提高了渗透性。
3.3致裂机理分析
液氮致裂过程中，主要存在冷却效应和热应力效应。冷却效应是指由于液氮的低温特性，使煤样在液氮致裂过程中迅速冷却，导致材料收缩，从而发生裂缝。热应力效应是指煤样内部由于温度差异产生的力学应力，从而导致煤样发生裂缝。
4.结论
本研究通过对不同液氮致裂时间下煤样的力学性能、渗透性与致裂机理的分析，得出了以下结论：适当延长液氮致裂时间可以显著改善煤样的力学性能，并提高渗透性。致裂机理主要包括冷却效应和热应力效应。这些研究结果对于液氮致裂技术的进一步改进和应用具有重要意义。
参考文献：
[1]张三，李四，王五.液氮致裂技术在煤层气开发中的应用研究[J].煤炭科学技术，2020，34(2):12-17.
[2]John,Smith.Nitrogenfracturingtechnologyforcoalseamgasdevelopment[J].EnergyEngineering,2019,45(3):67-72.
注意：以上仅为一篇示例，实际论文内容需根据实验结果和数据进行撰写，结构可根据实际需要进行调整。