開発機械／岩盤工学／資源経済と社会システム／資源開発技術

[1K0201-06-04] 加熱、冷却による石炭試料の亀裂の発生と成長の観察

○南 貴之¹、児玉 淳一¹、菅原 隆之¹、濱中 晃弘⁴、出口 剛太³、板倉 健一²、高橋 一弘²、藤井 義明¹、福田 大祐¹ (1. 北海道大学、2. 室蘭工業大学、3. 地下資源イノベーションネットワーク、4. 九州大学)

司会：羽柴公博（東京大学）

キーワード：石炭、亀裂、加熱、冷却

石炭の燃焼，ガス化によりUCGでは石炭層に亀裂が発生する可能性があるため，その発生と成長のメカニズムの解明は、地表の安定性評価と環境リスクの評価に非常に重要な役割を持っている。筆者らは，塊炭と粉炭を用いて小規模なUCG模型実験を実施した結果、塊炭とで作製した人工炭層に加え，粉炭で作製した人工炭素にも燃焼空洞の周辺に放射状の亀裂が発生していることが明らかとなった。そして，500℃以上の温度の下で起こる石炭の熱収縮により燃焼空洞の周囲に引張応力が発生し，この引張応力が上記の放射状き裂を発生させた可能性があることを指摘した。本研究では，放射状き裂の発生と成長のプロセスの詳細を明らかにするために，加熱中および冷却中の塊炭試料と粉炭試料をカメラで撮影，観察した。そして，石炭の収縮変形や，亀裂の発生，伸長と温度との相関性を見出した。今後はDICにより加熱した際の石炭表面のひずみを測定し，塊炭の線膨張係数を算出するとともに，熱応力解析を行い，放射状亀裂発生のメカニズムを考察する予定である。