王 霞，冯子军

(1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室，山西 太原 030024)

我国的能源种类包括煤炭、石油、天然气，其中煤炭资源储量丰富，据第三次全国煤炭预测工作表明，煤炭保有储量达10032.6亿t[1]，低变质煤约占一半以上[2]。低变质煤包括：褐煤、长焰煤、不粘煤，也包括部分弱粘结煤和1—3号气煤，其中长焰煤占低变质煤的40%左右[3，4]。根据2025年中国能源消费结构预测，可知未来几年煤炭的消费仍在半数或半数以上[5]。因低变质煤灰分高、挥发分高、含水率高、热值低等缺点，目前，仅用于火力发电，其附加值较低，易造成一系列环境问题。如何合理有效利用和开采低变质煤，成为当今社会的热点问题。随着煤体原位开采方法的提出[6，7]，在煤体原位开采和地下气化、液化过程中，煤层的变形问题尤为突出。因此，研究煤体在高温三轴应力下的热变形和热膨胀系数的演化规律对煤层开采具有重要意义。

诸多学者对于花岗岩[8-10]、砂岩[11，12]、石灰岩[13]、油页岩[14]等的热变形演化规律进行了大量表征。由于煤中有机质的影响，其热变形演化规律[15-22]相对岩石更为复杂。文献[16]通过试验研究发现了煤体热膨胀的阈值温度为383K。文献[17-20]应用高温三轴压力机表征了不同地区的褐煤、亮煤在室温～400℃的热变形演化规律，表明不同煤种的热变形规律差异性较强。文献[22]研究了大尺寸(∅200mm×400mm)无烟煤在原岩应力下的热变形规律，研究表明：无烟煤的热变形随温度变化分为三个阶段：热膨胀阶段、缓慢压缩阶段、剧烈压缩阶段；……