王以贤 梁为民

1. 河南建筑职业技术学院 2. 河南理工大学土木工程学院

0 引言

我国煤层气资源丰富，2 000 m以浅的资源总量为36.81×1012m3[1]，居世界第三位。但我国煤层气产业与美国等发达国家相比却存在着很大差距。导致这种差距既有非技术层面的原因[2]，也有技术创新不够和煤层气储层结构、吸附/解吸、气藏运移等基础理论研究匮乏等方面的原因，尤其是对煤样微观、宏观层面在冲击载荷作用前后的孔隙变化及瓦斯解吸[3]、扩散、渗流关系方面的研究与发达国家相比差距较大。以上也是炸药爆破[4-5]、CO2相变致裂[6-7]等冲击扰动致裂方式不能达到理想抽采效果的本质原因。

事实上，国内外学者关于冲击载荷对脆性材料微观孔隙破坏机制已有大量研究。王兴渝等[8]利用大直径霍普金森实验装置对不同层理的页岩进行了冲击载荷实验，获得了冲击载荷作用下层理对页岩微裂隙的影响特征。戴兵等[9]采用霍普金森实验装置模拟了不同循环冲击载荷，研究了循环冲击载荷对隧道围岩的破坏规律。陶明等[10]利用霍普金森实验系统对花岗岩试件进行了不同冲击载荷实验，结果表明：花岗岩层裂断口的微观破碎程度和粗糙度随冲击载荷增加而增大。Ghamgosar等[11-12]通过冲击载荷方式研究了岩石的微观断裂机制。赵洪宝等[13]利用自制冲击载荷系统对原煤与型煤试件进行冲击载荷实验，结果表明：冲击载荷后，原煤与型煤内部微结构都发生了较大变化，并且影响规律随冲击次数、冲击能量及冲击次序的变化而变化。……