节理煤体低温损伤机理及影响范围研究

节理普遍存在于地下煤储层中，是煤层气存储和运移的主要通道。为了研究冻融作用下煤体自身含水饱和度的不同，对节理结构损伤和液氮作为煤体的制冷剂逆传热至-45℃作用范围的影响，利用低温保存箱为不同含水饱和度煤样提供-45℃低温环境，对煤样进行循环冻融交叉实验；并建立以液氮作为制冷剂的传热模型，进行单周期低温加载数值模拟。结果表明：(1)煤样表面以及内部节理扩展量随着低温循环冻融周期的增加而逐渐增大，单轴抗压强度逐渐降低；煤样表面维度逐渐从二维向三维转化、表面及内部节理结构损伤程度加剧；(2)煤样节理结构损伤程度随含水饱和度的增加而增大，100%饱和度时，煤样循环冻融41周期后破碎；(3)单周期传热模型随着含水饱和度的升高，影响范围变小，且传热时间变长，100%含水饱和度下煤体传热至-45℃的传热半径仅为2.77m,所用时间为2531.2s,表明含水饱和度制约着传热半径及传热时间，含水饱和度越高，制约越明显。