高温三轴作用下无烟煤的物理特征研究

在原位开采无烟煤煤层气的过程中以及过程后，温度对无烟煤的影响成为判断1个工程能否实施的重要因素。采用太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室自主研发的伺服实验装置，研究了无烟煤在10 MPa静水压力，不同温度条件下的应力应变曲线；温度为300℃，不同静水压力条件下的应力应变曲线；以及无烟煤在升温500℃然后缓慢降温至300℃，不同静水压力条件下的应力应变曲线。结果表明：无烟煤在升温的过程中，不同静水压力条件下，表现出来的热膨胀规律不同，所处的静水压力越大，热变形越小；随着温度的增加，无烟煤的弹性模量以及峰值强度都会相应地减小；围压对无烟煤的强度起增强作用，具体表现在，随着静水压力的增加，无烟煤的弹性模量和峰值强度都增大；高温对无烟煤的弱化作用是不可逆的，具体表现为，无烟煤直接升温至300℃情况下，与无烟煤在升高500℃然后降至300℃情况下，两者的黏聚力和内摩擦角都不相同。通过正交试验的手段，拟合出15 MPa、300℃以内的无烟煤的弹性模量随围压和温度的函数。