国家自然科学基金项目51574139研究进展简报
发布时间：2016-12-22
项目类别：国家自然科学基金面上项目
项目批准号：51574139
项目名称：低渗煤层注入液氮致裂机理研究
起止时间：2016.01-2019.12
项目负责人：张春会
2016年研究进展摘要：
1、自制了液氮半溶浸试验装置。该装置由液氮罐、脚踏式液氮泵、保温桶、液氮半溶浸液面控制装置组成。
2、自制了液氮注入钻孔煤试验装置。该装置由液氮注入钻孔煤三轴压力室、围压及稳压系统、液氮泵、液氮罐组成。液氮注入钻孔煤三轴压力室是本试验装置的核心部件，它由三轴压力室壳体、2块侧向顶铁、2块侧向油压加荷板、2个油缸、1块上压顶盖组成。围压及稳压系统由液压泵、稳压器和压力表组成。
3、对不同饱水度、不同初始温度的煤样开展了液氮溶浸试验研究，利用照相机、激光共聚焦显微和非金属超声波测试仪测试，获得了不同饱水度、不同初始温度煤裂隙扩展、超声波速变化规律。基于线弹性断裂力学理论和冰水相变理论，推导了液氮作用下饱水煤水相变为冰的冻胀力计算公式，提出了液氮作用下饱水煤内裂隙扩展的力学判据。分析了初始温度对液氮浸泡煤裂隙扩展的影响规律。
4、对不同饱水度煤开展了液氮冻融循环试验，利用照相机、激光共聚焦显微和非金属超声波测试仪测试，获得了不同冻融循环次数下煤内裂隙扩展和超声波速的变化规律。
5、对不同饱水度的无烟煤、焦煤开展了液氮半溶浸试验研究，利用照相机、显微照相机和非金属超声波测试仪测试，获得了液氮半溶浸前后煤样溶浸区、未溶浸区的微观结构和超声波速变化规律。
6、对部分液氮作用前后煤样进行了单轴压缩试验，分析了液氮作用后煤样力学性能变化规律。
发表论文：
[1]张春会，郭晓康，李和万，赵娜，王来贵．液氮作用下饱水煤裂隙扩展的试验研究[J].煤炭科学技术,2016,44(6):99-105．
[2] 李和万,王来贵,牛富民, 刘文峰,张春会.液氮对不同温度煤裂隙冻融扩展作用研究[J].中国安全科学学报.2015,25(10):121-126.
[3] 李和万,王来贵,张春会,李鹏飞,吴晗,陈治宗,陈光华.冷加载循环作用下煤样强度特性研究[J].中国安全生产技术.2016,12(4):10-14.
[4] 李和万,王来贵,牛富民,康建成,张春会.冷热交替作用致煤样裂隙结构损伤试验[J].安全与环境学报.2016,16(1):40-43.
[5] 李和万,王来贵, 张春会,杜伟,李建澎.液氮对含水煤样裂隙疲劳增扩作用的试验研究[J].实验力学.2016,31(1):119-126.
[6] 张春会,岳宏亮,王来贵, 郭晓康,于永江.基于脆性模量系数的岩石应变软化及渗透率演化模型[J].煤炭学报.2016,41(1): 255-264. (EI收录)
[7] 张春会,赵全胜,王来贵,等.三轴压缩岩石应变软化及渗透率演化的实验和数值模拟[J].煤炭学报.2015,40(8), 1774-1782. (EI收录)
人才培养：
李伟龙. 液氮溶浸煤致裂增透的实验研究[D]. 伟德国际1946硕士学位论文.2015，指导教师王锡朝教授、张春会教授。
参加国内外学术会议情况：
1、2016年11月9日，李和万博士生参加了同济大学主办的第三届国际多尺度岩土力学与工程研讨会，并受张春会教授委托做了"Structural Damage Mechanism for Cyclic Cold Loading Coal Samples under Different Confining Pressures"学术报告。
2、2016年8月13日，课题组成员张春会参加了中国工程院能源与矿业工程学部主办、辽宁工程技术大学承办的"煤矿冲击地压防治工程前沿技术高端论坛"。
3、2016年8月19日-21日，李和万博士生参加了"第十三届全国岩石破碎工程学术大会"并做了"复杂因素作用下煤(岩)试样破裂微观机制研究"学术报告，并向大会提交了"循环冷加载带围压煤岩裂隙结构损伤规律研究"会议论文。
