【摘 要】
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本研究的主要目的是在实验室实验的基础上,提出以微震/声发射（MS/AE）活动参数及其变化规律为基础评价煤炭地下气化（underground coal gasification,UCG）过程中气化区周围煤层的破裂演化活动。气化腔体随着气化反应的进行不断扩展,如不能有效监测和控制,将会引起上覆岩层过度破坏,从而导致气体泄漏、地表沉陷和水污染等问题。因此,安全高效的UCG系统依赖于对煤炭地下气化过程中的
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本研究的主要目的是在实验室实验的基础上,提出以微震/声发射（MS/AE）活动参数及其变化规律为基础评价煤炭地下气化（underground coal gasification,UCG）过程中气化区周围煤层的破裂演化活动。气化腔体随着气化反应的进行不断扩展,如不能有效监测和控制,将会引起上覆岩层过度破坏,从而导致气体泄漏、地表沉陷和水污染等问题。因此,安全高效的UCG系统依赖于对煤炭地下气化过程中的精确控制和评价。本研究取得以下结果:（1）进行煤炭地下气化热环境下煤样热履历试验,研究在煤炭地下气化热环境下煤样内部结构变化情况及规律,并考察了煤样受热面与层理面的方向对煤样内部裂纹扩展的影响。结果表明:在加热过程中煤样内部产生许多微裂纹,并释放大量的弹性波;当煤样受热面的温度变化较快时,AE信号活性较强,振铃计数率较为密集,振铃累计数也上升较快;煤样内部大部分裂纹的产生和扩展沿着煤层理面的方向。（2）进行V型、L型和同轴型气化通道的模型试验,对气化过程中气化腔体的扩展和演化进行实时监测,研究气化通道类型、气化剂组分和气化剂流速对气化产物的成分和气化效率的影响。分析了气化过程中的AE活动参数、气化炉的温度场分布和产物气体浓度及热值的变化规律。并将通过AE震源标定和矩张量分析获得的煤样内部裂隙分布结果同实验后的气化炉模型剖面图像进行对照。得出了以下结论:温度变化、裂纹扩展和AE活动参数之间存在正相关关系;使用纯氧作为气化剂可以促进气化的持续稳定的进行,并能够获得较高热值的气化煤气;气化通道的布置方式影响气化的效率和气化煤气热值;AE震源标定的结果能够准确的反映气化过程中气化腔体的扩展和演化。（3）根据V型和L型UCG模型试验条件,借助COMSOL Multiphysics数值模拟软件分别建立V型和L型UCG数值模型,主要对UCG模型试验过程中气化炉温度场的分布和演化进行数值模拟分析。经过对比分析,数值模拟分析的气化炉温度场的分布和演化结果同实验室实验的结果具有大致相同的趋势。图58幅,表14个,参考文献75篇。
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