液氮浸融对不同预制温度煤体损伤特性试验研究

严 敏，张一真，林海飞，李锦良，秦 雷

(1.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安 710054; 2.西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室，陕西 西安 710054; 3.西安科技大学 非常规天然气安全开发研究所，陕西 西安 710054)

我国煤层气资源储量巨大而丰富，但大多数含瓦斯煤储层渗透率较低[1]，致使煤层气开采难以实施，效果较差。煤层人工增透措施是解决低渗煤层气抽采的关键[2-4]。水力化增透措施为常用的增透措施[5-6]，但常规增透技术存在水锁效应、耗水量大以及添加剂对环境污染等不足。近年来，低温无水压裂技术日益受到关注[7-9]。

对液氮低温条件下煤体裂隙发育、孔隙结构变化、力学性质变化等的规律，国内外学者展开了大量研究。20世纪90年代，在煤层气产地San Juan进行的试验结果表明，液氮可以有效增加煤层渗透率[10]。GRUNDMANN等[11]研究了液氮对页岩气压裂增产的作用，产气率较常规可提高8%。王乔等[12]利用CT扫描技术对煤体注氮后的致裂和增渗效果进行了研究，表明注氮可以实现增加煤层的透气性。王芳等[13]利用半浸融试验研究了含水率对裂隙扩展的规律，表明水相变为冰产生的冻涨力为造成煤体损伤原因。张春会等[14]用波速变化和裂隙面积变化率表征饱水煤样的液氮致裂效果，表明饱水度越大煤样液氮浸融致裂效果越好。李和万等[15]在冷热交替作用下对煤体进行液氮冲击试验得出多周期的冷热冲击煤样产生的损伤可以积累，有约束注氮冲击较无约束注氮冲击裂隙扩展程度小。魏建平等[16]对热-冷冲击和单一冷冲击下煤体致裂效果进行了比较，发现热-冷冲击下煤体致裂效果更好。

液氮浸融煤体试验中，由温差产生的热应力是影响致裂效果的重要因素。随着矿井开采深度增加，原始煤层温度也随之增加，不同原始温度煤体在液氮浸融过程中会产生不同热应力，致裂效果也随之产生差异。研究不同原始煤体温度在液氮浸融后煤体损伤特性显得越发重要，本文利用显微镜观测，超声波波速测试及核磁共振技术的综合手段对不同预制温度煤体在液氮完全浸融条件下裂隙发育规律和孔隙特征进行研究，试图解决不同原岩温度的煤体接受液氮冲击后细微观结构变形破坏规律，并探究不同预制温度煤体液氮浸融后表面裂隙发育同内部细微观破坏之间的关系。

1 预制温度煤体浸融试验方案

1.1 煤样制备与仪器

煤样取自陕西省横溢煤矿，煤层内同一位置取原煤至试验室取芯机取芯，按高径比2∶1制成φ50 mm×100 mm圆柱体试样，部分试样如图1所示。煤样根据《煤的工业分析方法》(GB/T 212—2008)进行工业分析，测定试验煤样水分4.04%，灰分10.00%，挥发分31.96%，固定碳55.59%。将煤样干燥至恒重后根据外观尺寸及质量差异选取15块煤样进行试验。

试验中所用的主要仪器包括:康科瑞非金属声波检测分析仪，MacroMR12-150H-I型低温核磁共振分析仪，蔡司Stemi 508光学显微镜(分辨率210 Lp/mm)，恒温水浴箱，液氮反应釜。

1.2 试验方案

(1)将筛选合格煤样按设计预制温度的不同分为A，B，C，D，E组。分别对应预制温度25，35，45，55，65 ℃;

(2)分组后煤样充分干燥至恒重(前后测量质量差值小于1%);

(11)重复步骤(3)～(6)测试煤样在浸融后的表面裂隙发育情况，超声波传播速度以及核磁共振T2分布曲线、饱水孔隙度。

通过测量浸融前后煤体声波传播波速可以间接反映煤体内整体的损伤程度[20]，同时超声波波速可以反映传播介质密度的变化[14]，宏观反映了煤体内部毫米级[21]的瓦斯渗流裂隙通道的发育程度。按试验方案对不同预制温度煤样在浸融前后进行超声波波速测试，测试结果见表2。

(5)将煤样在真空压力为-0.1 MPa的真空饱水装置中饱水12 h;

(6)利用MacroMR12-150H-I型低温核磁共振分析仪对饱水煤样进行核磁共振测试，得到煤样在饱水状态下的T2分布曲线以及煤样的饱和水孔隙度;

(7)将核磁共振后饱水煤样再次充分干燥至恒重;

(8)充分干燥后的煤样进行密封隔水水浴加热,A～E组分别在25，35，45，55，65 ℃的温度下密封隔水水浴加热6 h;

(9)每组煤样在步骤(8)完成后立即放入反应釜中加入液氮保持完全浸融状态6 h;

(10)将煤样从反应釜取出，密封条件下自然升温至室温;

(3)利用康科瑞非金属声波检测分析仪在相同声波发射频率下测试声波在煤样中传播的波速;

2)道会司是明清县级政区管理道教事务的官职，《清史稿》云:府道纪司都纪、副都纪，州道正司道正，县道会司道会，各一人(俱未入流)。遴通晓经义，烙守清规者，给予度碟。

2 试验结果及分析

2.1 液氮浸融预制温度煤体表面裂隙扩展试验

2.1.1试验结果

选取2017年2月～2018年8月进行冠脉PCI术的心房颤动患者72例作为研究对象，以随机分配法将其划分为实验组与对照组。其中，实验组男20例，女16例，平均年龄（60.3±5.8）岁，存在高血压与高脂血症疾病各16例，8例存在糖尿病，充血性心衰与甲状腺功能异常各4例，2例存在外周血管性疾病；对照组男19例，女17例，平均年龄（60.5±5.6）岁，16例存在高血压，15例有高脂血症，8例存在糖尿病，5例有充血性心衰，4例为甲状腺功能异常，存在外周血管性疾病者2例。对两组患者一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

孔老一跳出堑壕，远远走到山背，寻了处避风的地方蹲下使起劲来。他这才想起，自己已经三天没出恭了，这会，便秘让他痛苦无比，感觉世上最大的敌人就是自己的身体。

采用煤样表面特征裂隙在液氮浸融前后面积变化可一定程度上反映液氮浸融对煤样表面的破坏程度[14]，其本质上影响岩石的整体物理学性能[17]。每组煤样在显微镜下选定表面便于标记测量的裂隙作为特征裂隙进行标记。依靠标记对特征裂隙在浸融前和浸融后分别置于光学显微镜下进行观测，利用Axiovision4软件标定特征裂隙区域同时计算面积，显微镜观测数据结果如图2所示。本文用特征裂隙的面积增比α来反映煤样在浸融前后表面的裂隙扩展程度，定义特征裂隙面积增比为

(1)

其中，S为浸融后特征裂隙的面积，mm2，S0为浸融前特征裂隙的面积，mm2。试验特征裂隙面积及其增比见表1。

表1 煤体表面裂隙扩展试验结果Table 1 Results of surface damage test

由表1可以看出,随着煤体预制温度不同，对应煤体特征裂隙面积增比也随之产生变化。预制温度为25 ℃的煤体单次液氮浸融后特征裂隙增比并不明显，仅为13.08%，随着煤体预制温度升高，煤样在液氮浸融后特征裂隙面积变化愈大，当煤体预制温度达到65 ℃时，液氮浸融前后煤体特征裂隙面积增比变化非常明显，增比达到188.29%，且在浸融过程中煤体伴有噼啪声，煤体致裂效果明显。

山精携着个一百来斤重的人，跑起来速度受到了很大的影响，饶是如此，青辰想要追上也是不易。他拼尽全力，前方的身影仍是越来越远，终于，在他转过一丛灌木之后，身影消失在了视线中。

2.1.2试验结果分析

由表1可以看出，5组煤样特征裂隙的面积在液氮浸融后均比液氮浸融前有所增加，表明液氮浸融会对煤体表面产生一定破坏。在单次液氮浸融后，预制温度越高，煤体特征裂隙面积变化越大。25 ℃预制温度煤体进行液氮浸融试验后特征裂隙面积由1.07 mm2增大为1.21 mm2，其增比为13.08%;65 ℃预制温度煤体在液氮浸融后特征裂隙面积由1.11 mm2增大为3.20 mm2，特征裂隙面积增比为188.29%，是25 ℃预制温度条件下的14倍。

但银隆内部人士说，孙国华根本坐不稳这个位置。由于孙国华与魏银仓关系私密，离任的魏银仓经常对公司运作发出指令。而董明珠则要求加强公司制度建设，通过股东会和董事会来加强对公司的控制，双方矛盾再度加深。

(2)

式中，T为煤体预制温度;λ为煤的热传导系数;ρ为煤体密度;c为煤体比热容;x，y为液氮-煤体两相接触面坐标。

在液氮浸融过程中，液氮-煤体两相接触面满足牛顿冷却定律:

(3)

在t0时刻，温度边界为固定值，H趋于∞，解得温度分布函数表达式为

(4)

式中，αc为导温系数1.4×10-4;erfc为高斯互补误差函数。

于晓明强调，做好明年各项工作，要始终坚持党的领导，学懂弄通做实习近平新时代中国特色社会主义思想，牢固树立党委工作重点就是人大工作中心的理念，坚决贯彻落实省委部署要求。要切实担负起宪法法律赋予的职责，努力提高立法质量，不断增强监督实效，依法行使重大事项决定权和选举任免权，深入贯彻落实“双联系”等制度要求，夯实人大工作民意基础。要扎实做好全省人大工作会议和庆祝地方人大设立常委会40周年的有关工作，确保这次会议及有关活动圆满顺利。要持续加强常委会和机关各项建设，着力强化理论武装，认真落实机构改革方案，不断改进工作作风，激发广大干部担当作为干事创业的积极性，共同推动新时代全省人大工作再上新台阶。

本文仅考虑沿垂直煤样轴向方向(y轴方向)产生温度梯度的平面应力，即浸融时产生的热应力以沿煤样轴向方向(x轴方向)分布，根据热弹性力学方程获得不同时间下煤体温度应力分布函数[17]为

(5)

式中，σ为液氮-煤体两相接触面热应力;αe为煤体的热膨胀系数，取10-5/℃;E为煤弹性模量，取3.5 GPa;h为冷热边界位置坐标。

按照洞室建造目的不同，将开挖支护比res分为如表1所示A—G 7个不同的等级。低res值表明需要高安全性，较高的res值表征可以接受较低的安全水平。每个国家的要求和施工传统可能会导致不同于表1给出的res值。

图3 液氮-煤体两相接触面模型示意Fig.3 Schematic diagram of liquid nitrogen-coal two-phase contact surface

根据式(4)，(5)计算不同预制温度煤体在液氮浸融时其内部1 mm处，浸融发生很短时间内(1 s)的热应力值。以煤体的预制温度作为自变量，热应力与特征裂隙面积增比为因变量绘制曲线，结果如图4所示。随着煤体预制温度升高，热应力线性增大，同时特征裂隙面积增比也随着热应力的增加以更快的速度增加，如图4所示，特征裂隙面积冻后增比拟合曲线斜率大于热应力变化曲线斜率。在煤体预制温度为25 ℃时，液氮浸融下煤体表面短时间内产生的热应力为7.74 MPa(拉应力)，在煤体预制温度达到65 ℃时，液氮浸融下煤体表面短时间内产生的热应力可以达到9.14 MPa(拉应力)，试验室测得煤样平均抗压强度为13.5 MPa，而抗拉强度一般仅为抗压强度的1/4[19]，所以在液氮浸融过程中煤体结构会因热应力产生较大破坏，随之煤样特征裂隙面积于应力破坏作用下在液氮浸融后增大。随着煤体预制温度升高，煤体内部热应力也越大，产生破坏效果更加明显，特征裂隙面积增比也随之增大。

图4 特征裂隙面积增比与热应力关系Fig.4 Relationship between characteristic crack area increase ratio and thermal stress

如图3所示，煤体在浸融过程中，煤体表面与液氮存在液氮-煤体两相接触面，满足二维热传导微分方程[18]:

2.2 微细观裂隙发育结果分析

2.2.1超声波透射波速结果

(4)利用蔡司Stemi 508光学显微镜观察煤体浸融前表面裂隙发育情况;

各个原煤试样在浸融前波速即存在一定差异性，故选用波速变化率来表征煤体浸融前后裂隙发育程度。波速变化率表达式为

(6)

式中，ε为波速变化率;v为浸融后波速，km/s;v0为浸融前波速，km/s。

表2 超声波检测试验结果Table 2 Ultrasonic testing test results

2.2.2超声波波速特征分析

超声波传播波速主要取决于各向同性、完全弹性介质的密度和弹性模量大小，认为当煤体中存在裂缝时，煤体就不再是均匀各向同性的，也不再是完全弹性的[22]。此时，煤体的各种弹性模量会发生一定的变化，导致声波的传播速度出现显著的变化。

煤体内部裂隙间距与煤体声波传导速度有一定关系，其关系可表示为

(7)

式中，Si为裂隙间距，m;ks为裂隙切向刚度，N/m2;vs为剪切波速，m/s;G为剪切模量，N/m2。

在浸融后，煤体内部由于热应力作用，造成内部裂隙的发育与产生，煤体裂隙在原有基础上增多或增宽，表现出裂隙间距减小(即Si减小)，认为煤体在浸融时质量及体积变化可忽略不计，剪切模量不发生变化，则Vs相应减小。由表2可以看出，液氮浸融后煤体均出现了波速减小的现象。25 ℃预制温度煤体在液氮浸融前的平均波速为2.038 km/s，在浸融后波速减小到1.994 km/s，变化率为2.16%。65 ℃煤体在液氮浸融前波速为1.955 km/s，在浸融后减小到0.906 km/s，减小幅度为53.58%。随着煤体预制温度的上升，波速变化率也呈现指数增加的规律，预制温度越高，在液氮浸融后波速减小越明显，65 ℃预制温度下的波速变化率是25 ℃预制温度波速变化率的24.8倍，即煤体预制温度越高，液氮冻融后煤样内部裂隙发育越明显。波速变化率和煤样预制温度关系如图5所示。

图5 波速变化率-预制温度关系Fig.5 Relationship diagram between wave speed change rate and prefabricated temperature

2.3 基于核磁共振的孔隙特征分析

窦桂梅说：“以写促思——写作不仅是积累经验的一种方式，更是逼迫自己勤于阅读和思考的强劲动力。”要把自己做的事写出来，在叙述的过程中必然伴随着思考，故事有启示，案例有分析，写带动着思。在写的过程中，你会去阅读相关的教育理论，理性地审视自己所说的话，所做的事。在这个过程中你会变得越来越专业。因此，写是思的催化剂。马克斯·范梅南在《生活体验研究》中说：“写作即思考和行动的调和。”没有写出来的反思是缺少关键环节的反思，是不彻底的反思。

2.3.1孔隙度计算结果

煤体中所有孔隙空间体积的总和与煤体体积的比值为煤体的孔隙度。总孔隙度可以在一定程度上表征煤体内部瓦斯渗流能力的大小[23]。通过核磁共振试验台可方便地测出煤体孔隙度。表3所列出的是不同预制温度煤体在浸融前后孔隙度φ的值。孔隙度增比表达式为

利用飞轮齿圈高频感应淬火余热实现齿圈压装工艺的工序可以并入到飞轮机加工线形成连线的生产模式。缩短飞轮总成加工线的物流距离，减少不必要的资源浪费，增加产品收益。另外，由于采用总成件方式的供应，一方面减少了整机厂分装线的投入，另一方面作为飞轮组件供应方，为公司增加了销售收入。

(8)

式中，P1为浸融后孔隙度;P0为浸融前孔隙度。

表3 不同预制温度煤体浸融前后的孔隙度Table 3 Porosity before and after coal immersion with different prefabrication temperatures

图6为各组煤样核磁共振测试得到的平均孔隙度增比与预制温度的关系。由图6可知，随着煤体预制温度升高，在单次液氮浸融后煤样孔隙度增比呈指数增加。预制煤体温度为65 ℃时，孔隙度增比为9.2%，是25 ℃条件下的9.2倍。浸融后孔隙度增比的规律说明了预制温度越高，浸融后煤体内部损伤越明显，孔隙发育越充分。声波波速变化率-预制温度关系和孔隙度增比-预制温度关系有着相似的规律，共同说明随着预制温度升高，液氮浸融后的煤体内部孔隙或裂隙数量增加，孔、裂隙发育较浸融前更加良好。

图6 孔隙度增比-预制温度关系Fig.6 A relationship diagram between porosity and prefabricated temperature

2.3.2核磁共振T2分布曲线测试结果

驰豫时间T2表征了煤体孔隙尺寸大小的信息，T2值大小与孔隙孔径大小为正比关系，T2信号强度表征了对应孔径下孔数量的多少。图7为A～E组煤样在不同预制温度下浸融前后的T2分布图。

图7 A～E组煤样浸融前后核磁共振T2分布Fig.7 Nuclear magnetic resonance T2 distribution before and after coal sample immersion in groups A to E

2.3.3T2谱面积计算结果

T2图谱面积表征了煤样总孔隙度的大小，不同波峰面积所占总面积的比例对应煤样不同孔径的孔隙占总孔隙的比。不同预制温度煤样在浸融前和浸融后各峰面积以及各峰面积占比见表4，5。

表4 不同预制温度煤样浸融前、后峰面积Table 4 Peak area before and after coal immersion in different prefabricated temperature samples

2.3.4孔径分布特征变化规律

由式(10)可以看出，T2分布与孔隙半径r分布有一致的规律性，T2值越大孔隙半径越大，T2峰面积越大孔隙量越大。根据式(11)对T2进行换算，对于柱状孔隙，Fs取2，ρ取0.5×10-8m/ms，图8上轴为T2值对应孔径大小。

磁共振试验中，横向弛豫时间T2与煤样内部孔隙比表面积的关系可表达为

2.2.3 封闭式景观配置模式。垂直面上利用乔、灌、草形成多层次植物群落，整体空间顶部开敞，垂直视线不通透，私密性较强，仅通过林间小路联系各处，称为封闭式景观。该景观以生态功能为主，槭树多片植，与常绿树种以及其他彩叶植物组成彩叶专类园，形成“看万山红遍，层林尽染”的壮丽景观。典型配置模式：①乔灌草型,华北五角枫+血皮槭—红枫(鸡爪槭)—毛杜鹃(牡丹)—常春藤(麦冬)；②乔灌型,广玉兰+五角枫—红枫(鸡爪槭)—南天竹。

(9)

孔隙半径与孔比表面积成正比，关系可表达为

(10)

由式(9),(10)可推得

(11)

其中，ρ为横向表面驰豫强度;Sp为孔隙表面积;V为孔隙体积;r为孔隙半径;Fs为几何形状因子。

试验结果表明，液氮浸融会使煤样孔隙分布结构发生改变，预制温度对此改变起到非常显著的作用。由图7可以看出，各预制温度煤样在浸融前后T2图谱呈现出的相似规律，由于篇幅有限现着重以A，E两组煤样进行分析。

图8 划分孔径后T2曲线Fig.8 Dividing the aperture after the T2 curve

结合图8，第1峰曲线在25 ℃预制温度时，浸融前后T2分布曲线在驰豫时间0.523 ms时产生交点。交点前，相同驰豫时间下浸融前T2信号强度强于浸融后;交点后，浸融前T2信号强度小于浸融后，在T2谱中表现为冻后T2曲线的右移，如图8(a)所示，说明在浸融后更小孔径的孔隙量减少，更大孔径的孔隙量增多。在65 ℃预制温度条件下，在整个一峰驰豫时间段内，浸融后T2曲线信号强度在相同驰豫时间下均大于浸融前T2曲线信号强度，在T2谱中表现为冻后T2曲线的上移，如图8(b)所示，说明此时整个微小孔孔隙段的孔隙量都发生了增加。第2,3峰曲线在25 ℃预制温度时，在驰豫时间5.543 ms之后，相同驰豫时间下冻后T2信号强度均大于冻前，在T2谱中表现为冻后T2曲线的上移，同时65 ℃预制温度下，整个第2,3峰冻后T2曲线上移，说明第2,3峰所处的中大孔隙段在浸融后孔隙量增加。

煤体的孔隙特征包括煤体孔径大小、连通性和孔径分布。核磁共振技术较超声波波速测试相比可进一步定量表明煤体内部液氮浸融前后纳米尺度孔隙的孔径大小和孔径分布变化规律[24]，是煤样细观损伤多采用的一种测试手段[17]。核磁共振通过对饱水煤样进行测试得到不同含水孔隙驰豫时间T2以及与其相对应的T2信号强度，以驰豫时间为横轴驰豫信号强度为纵轴绘制T2分布曲线。

分析认为，在浸融过程中煤体内部同时发生孔隙从更小孔径到更大孔径的转换以及新孔隙产生两个过程。在孔径转化数量较新生数量占优时，冻后曲线较冻前右移;当新生孔隙量占优时，表现为冻后曲线的上移。

同时，本次研究能一定程度促进我国文化体系的建设和语言教育水平的发展。语言文化作为国家软实力的一项重要内容，从国家到地方各级都采取了措施对文化进行着重发展。具体而言，在法律上有《文字法》等相关法律保障，对以普通话为主的语言文化进行了相关学习规定，在具体实施上，比如各大高校将普通话等级证书作为毕业的一项考核内容。本项研究本着推动普通话为主的语言文化获得更好发展为目的，力争在通过对部分地区语言现状的调查分析上，设立培训机构，规范普通话使用，促进我国文化、教育事业的进一步发展。

分析图7，图9(a)可知，A～D组第1峰冻后T2曲线右移，同时对应峰面积减少，说明25～55 ℃条件下煤体微小孔向中大孔的转化量大于自身新孔的生成量。其中，在煤体预制温度为35 ℃时，转化量与生成量差值最大(第1峰面积增幅为-7.376%)。而预制温度为65 ℃的E组第1峰出现冻后T2曲线的上移，同时对应峰面积增幅为4.104%，说明此温度下煤体微小孔段以自身新生孔隙为主要过程，而向中大孔转化为次要过程(微小孔段新生孔隙量大于转换孔隙量)。A～E组第2,3峰整体均以冻后T2曲线的上移且峰面积增幅随着预制温度的升高增大，说明中大孔数量单调增加，65 ℃预制温度时增幅最大，为13.989%，是25 ℃预制温度条件下的3倍。

图9 峰面积、峰占比随预制温度变化关系Fig.9 Relationship between peak area and peak ratio as a function of prefabrication temperature

整体来说，在浸融前后随着预制温度升高煤体T2图谱总是存在明显的3个峰值，始终第1峰面积最大，第2峰面积次之，第3峰面积最小。第1峰多集中在微孔区域少部分存在于小孔区域，第2峰主要分布在中孔区少部分分布于小孔区域，第3峰主要分布在大孔裂隙区，由此说明，煤样浸融前后始终中微孔、小孔占比重最大，中大孔占比较小。如图9(b)所示，随着煤样预制温度的升高，第1峰面积占比增幅先减小后增大，在55 ℃预制温度时增幅达到最小值-4.032%。2，3峰面积占比随着煤样预制温度升高在浸融后增幅单调增加，在65 ℃增幅达到最大值4.210%。分析认为预制温度越高，热应力与冻涨力效果显现越明显。该效果前期对孔径分布的影响主要体现于微小孔向中大孔的转换上，小微孔数量减少，中大孔数量增多。后期不仅有较为明显的转化过程同时新生孔隙也大量出现，即在越高的预制温度下，煤样液氮浸融越有利于微小孔破碎沟通成为大中孔且更有利于新孔隙产生，对煤体增加透气性越有效。

秀容月明不是老砍头对手，且战且退，死死守住洞口，胸骨断了，腿断了，血不断地溅出来，也不让老砍头踏入洞门一步。

2.4 表面裂隙扩展和内部损伤关系分析

当煤样由原预制温度进入液氮浸融状态时，煤样内部由于煤体温度和环境温度差异产生热应力，由于试验煤样为完全干燥煤样，认为造成煤样表面裂隙扩展和内部损伤的主要因素为热应力大于煤样自身的抗拉强度，使煤样表面原生裂隙造成进一步破坏，同时使煤样内部孔、裂隙发生损伤。液氮对不同预制温度的煤体浸融前后，煤体表面裂隙扩展和内部损伤的存在一定的差异和联系。

为求得不同预制温度煤体液氮浸融前后煤体声波波速变化率、孔隙度增比与特征裂隙面积增比的关系，以特征裂隙面积增比为横轴，声波波速变化率和孔隙度增比为纵轴绘制图10，声波波速变化率与特征裂隙面积增比表达式、孔隙度增比与特征裂隙面积增比表达式见表6。

对于常以社会“底层人”自居的物流人来说，在当前的经济新常态下，能够勉强挣一份生活费已属不易。然而，从整个物流行业来看，尽管坎坷前行，但行业的迭代升级已不可阻挡地到来了。此时，一些大的物流企业不断开疆拓土，进行兼并和收购，改变着物流行业小散乱差的现状。有人说这些市场并购只是一些个例，但是更敏锐的业内人士已经看出来，整个物流行业并购时代已经来临。

图10 波速变化率、孔隙度增比与特征裂隙面积增比关系Fig.10 A relationship diagram variety of surface damage and acoustic wave velocity and porosity to thermal stress

表6 波速变化率、孔隙度增比与特征裂隙面积增比关系Table 6 Damage parameter and thermal stress relationship

从图10和表6可以看出，随着特征裂隙面积增比的增加，声波波速变化率和孔隙度增比也随之增大，其中声波波速变化率增幅明显，孔隙度增比增幅较缓。表明了液氮浸融不同预制温度煤体其表面特征裂隙的扩展与煤体内裂隙及孔隙的损伤呈正相关关系，分析认为，在液氮浸融初期，液氮-煤体接触面边界具有较高的温度梯度，产生较高的拉应力，造成了煤样表面的裂隙扩展和发育。随着时间变化，冷热冲击界面慢慢向煤体内部移动[18]，并开始对煤体内部本身包含的大量裂隙和孔隙结构造成损伤，而裂隙尖端对热应力变化更加敏感[25]，细小裂隙发育使煤体裂纹间的影响增强继而促进主控裂纹更易起裂[26]，使得声波波速变化率的增幅明显。冷热界面产生的热应力同样对煤体孔隙造成损伤，使得孔隙度也有一定的变化，也使得孔径分布发生了改变。

3 结 论

(1)在液氮浸融试验中，由于煤体表面和内部产生较大温差，在热应力的作用下液氮浸融会使煤表面的裂隙发生扩展。预制温度从25 ℃增加至65 ℃，特征裂隙面积增比相应增加了14倍。对热应力进行计算后得出特征裂隙面积增比与热应力显著相关。

(2)超声波波速随着煤体预制温度升高而降低，预制温度从25 ℃升至65 ℃，煤体在液氮浸融后波速变化率后者为前者的24.8倍。这一现象宏观的体现了煤体内部在液氮浸融前后裂隙增加的现象，且随煤体预制温度升高，波速变化率呈指数变化规律。

(3)基于核磁共振试验，得出65 ℃预制煤体液氮浸融后孔隙度增比是25 ℃条件下的9.2倍。煤样预制温度越高液氮浸融后孔隙度越大，孔隙发育越良好。煤体液氮浸融时存在小孔径孔隙破碎与联通形成大孔径孔隙过程和煤体破碎产生新孔隙的两个过程。在预制温度较低时，煤样内部微、小孔以转化过程为主，当预制温度高时，煤样内部以微、小孔产生为主要过程。煤体预制温度越高，采用液氮浸融越有利于微小孔向中大孔的转化，同时越利于促进新孔的产生。

(4)探究了液氮浸融不同预制温度煤体表面裂隙扩展规律和内部损伤的关系，并得出特征裂隙增比-声波波速变化率-孔隙度变化率之间的关系式，表明煤体表面裂隙扩展和内部损伤呈正相关关系。同时，随着煤体表面特征裂隙面积增比的加大，超声波波速变化率增幅明显，孔隙度增比的增幅较缓。