煤岩单向加热模拟试验装置的研发与应用

辛 林，冯洺泽，谢 军，程卫民，李凯旋，刘伟韬，李佳泽，吴 景

(1.山东科技大学 安全与环境工程学院，山东 青岛 266590; 2.山东科技大学 矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266590; 3.山东科技大学 能源与矿业工程学院，山东 青岛 266590)

高温作用下岩石损伤特性研究是当前岩石力学领域中广泛关注的前沿课题之一[1]，在深部开采、地热资源开发、核废料存储、地下煤自燃、原位改性流体化采矿及煤炭地下气化等工程方面具有广泛的应用[2]。高温岩石力学的发展以及对新的工程问题和关键科学问题的探索，也不断促进着新型高温高压试验装置的研制[3]，对解决特定边界条件下的关键科学问题，揭示高温岩石力学特性规律，推动岩石力学学科的发展，具有重要的意义。

煤炭地下气化是采用人工控制方法实现地下原位煤层直接就地转化为可燃气体的开采方法[4-7]，在难采、劣质、低品质以及深部等煤炭资源原位规模性开发方面具有广泛的前景[8-13]。煤炭地下气化通道点火后，逐渐扩展形成地下气化的火焰工作面，沿气流流动方向分布着氧化区、还原区和干馏干燥区[14]。地下气化通道内的氧化区主要进行着煤氧的燃烧反应，释放出大量的热，并使该区域温度达到1 000 ℃以上[15-18];在还原区主要进行二氧化碳的还原反应以及水蒸气的分解反应，吸收大量的热量并使该区域温度降低，该区域平均温度也达600 ℃以上;在煤气流下游的干馏干燥区，高温煤气将持续与周边煤岩体对流换热[19-20]。……