煤层注水湿润分布状态的数值模拟

用非饱和－饱和三维非稳定渗流数学模型描述煤层注水湿润的动态过程，用有限元数值解法求解。认为煤体注水湿润近似符合饱和模型，构造了湿润过程中煤体贮水系数，导水系数与湿润压力关系。其中参数的识别采用了最优化算法与现场注水试验结果进行反求拟事获得。用非饮     

煤层注水湿润分布状态的数值模拟

建立了非饱和－饱和二维非稳定渗流的煤层长孔注水显润问题的动态数学模型，用有限元数值解法求解，用非饱和吸附理论构造了湿润过程中煤体贮水系数，导水系数与湿润压力的关系，其中参数识别用最优化算法与现场注水试验结果进行反求拟合获得。实例计算表明，模拟湿润状态符合注水煤层的湿润情况。     

预防冲击地压煤层掘进注水钻孔布置与参数的确定

针对以预防冲击地压为目的的煤巷掘进预先注水问题，结合京煤公司木城涧矿北6178工作面8槽煤的实例，通过现场单孔等压注水试验，以打钻方法测定注水钻孔两侧煤体水分增值，用可变容差最优化搜索方法对模型参数进行反演，得到煤体的导水和贮水特征参数，得出该煤层属低湿润饱和，导水性差，适合高压注水(9～12MPa)．用数值模拟方法详细描述了在各压力下的注水动态过程，给出了注水的压力、时间、湿润范围三者的动态变化关系．分析了单、双孔布置与注水参数的变化关系，提出双孔同时注水方法、设双掘进面、掘进和注水工作交叉作业的注水设计方案，既提高了注水湿润范围，又使注水不影响掘进工作．给出了合理注水参数的确定方法．     

煤层注水湿润状态的计算机数值模拟方法

本文根据注水煤层湿润过程，采用非饱和一饱和二维非稳定渗流理论给出了利用计算机模拟煤层注水湿润分布状态方法。通过实例说明，这种方法方便、可靠，是分析注水煤层湿润分布状态及优化煤层注水参数较为理想的科学手段。     

3402工作面动压煤层注水方案设计

陈蛮庄煤矿大倾角松软煤层用常规注水方法会造成生产条件极度恶化,为此改进了煤层注水方案,严格注水参数、注水工艺、封孔方式、护壁工艺等。研究结果表明,煤层注水湿润了煤体,达到了降尘、防止煤壁片帮和降温的效果。     

煤层注水增湿区域防突试验与参数优化的渗流力学数值解

为增强煤体黏结力和塑性并抑制瓦斯放散强度,以达到稳定煤体区域防突的目的。以重庆天府三矿K4煤层为目标区,进行了低温液氮孔隙结构分析实验、煤体润湿性实验和湿润边角测定实验,分析了煤层注水可行性。实验表明:煤体孔隙多数为平板状开放孔,润湿边角<90°,吸水性强,具注水可行性。在重庆天府矿业公司850 m深井底板岩巷进行了煤体扩孔卸压后的高压注水试验,测定了卸压后煤体透水性系数。建立了煤层注水的径向渗流力学方程,以实测数据为基础,优化计算了合理的注水压力、时间、注水半径等动态时空参数。     

低渗透性煤层注水数值模拟与工程应用

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间存在一定数学关系,注水压力对湿润半径呈指数式增长趋势;注水孔长度对湿润效果基本无影响;而孔隙度越大,煤体孔隙压力越小,煤体钻孔水质量流量和湿润半径越大,一定范围内煤体更加湿润。应用结果表明,采用数值模拟对湿润半径进行预测可以对工程现场低渗透性煤层的注水工艺参数设计提供引导。现场应用发现煤体的湿润性及工作面的降尘效果显著,对粉尘的产生及控制均起到积极影响,有效改善了井下工作环境。     

煤矿井下防尘用的标准设备

<正> 科学研究确定,为了保证高效率地预先湿润煤体,降低煤尘的产生,必须用渗透方式进行煤层注水,只要注水速度均匀,该种注水方式就能保证煤体湿润。生产的高压泵在任何压力下保证同样供水,通常以水力压出方式进行煤层注水。     

自动添加湿润剂的煤层注水装置研制及应用研究

针对综采工作面生产过程中粉尘浓度高、污染严重现状,提出采用双向长钻孔煤层动静压注水技术。通过向水中添加湿润剂来增加煤层浸润性,并采用煤层注水监控系统实时检测煤层注水过程中流量与压力变化情况,有效保障了煤层注水湿润煤体效果。在进行煤层湿润半径测试的基础上,开展了综采工作面长钻孔煤层注水工艺研究。经现场试验,采用该技术后综采工作面司机位置总粉尘降尘效率达70%,有效降低了工作面粉尘浓度。     

煤层注水防尘技术的应用现状及展望

介绍了煤层注水降尘原理,从煤体结构特性、煤层注水运动学和煤层注水润湿理论等3个方面评述了煤层注水理论研究的国内外现状,采用双重孔隙介质理论及模型来描述煤体的裂隙性和多孔性,阐述了水在煤体中的运动过程,同时介绍了判断煤质湿润难易程度的方法和指标;阐述了煤层注水工艺的分类,介绍了煤层注水装备技术研究近年取得的科研、专利成果以及产品市场情况,着重总结了煤层注水湿润剂研究的国内外现状及产品市场情况;最后提出了目前煤层注水理论和技术研究中存在的问题和今后的发展方向。     

动态接触角测定法研究润湿剂对煤尘的润湿性能

利用瑞士Krss公司设计生产的DSA100型光学法液滴形态分析系统测定了水和3种不同浓度的润湿剂与煤的动态接触角,根据液体润湿煤尘的机制,建立了液体润湿煤尘的动力学模型,研究了不同浓度的JFC、SDS和快渗T在煤尘上的润湿动力学行为,研究结果表明:3种润湿剂对煤尘均有较好的润湿效果,对煤尘的润湿能力由强到弱的顺序为JFC、快渗T、SDS,0.20%JFC溶液在2 s时完全润湿,0.3%快渗T溶液在6 s时完全润湿,各溶液在煤尘上润湿的动力学数据与所建立模型拟合的相关系数绝大多数在0.98以上,取得了较好的效果。动态接触角法研究液体润湿煤尘的动力学特性具有快速、准确、操作简单的特点,为研究固体(煤尘)运动过程中的润湿作用,如浮选、喷雾降尘系统等提供理论基础。     

煤层注水中添加湿润剂的研究

煤层注水预湿是采煤工作面防尘的治本措施，添加湿润剂是改善煤层注水效果的重要途径。本文对煤层注水添加湿润剂的作用、效果、最佳浓度、对浮选的影响及湿润剂选择等问题进行了探讨，得出了相应的结论。     

唐安煤矿煤层注水技术的应用

根据煤层的具体条件,从钻孔布置方式、封孔工艺及注水工艺技术等方面进行了分析研究和现场应用。结果表明,所采用的注水工艺技术及装备能够满足实际注水需要,达到了较好的煤体湿润效果和降尘效果,改善了工作面的劳动卫生条件。     

特殊煤层的注水工艺技术试验研究

针对试验煤层的特殊条件,从布孔方式、封孔工艺及注水工艺技术等方面进行分析研究和现场试验。试验结果表明,所采用的注水工艺技术及装备能够满足实际注水需要,达到了较好的煤体湿润和降尘效果,改善了工作面的劳动卫生条件。     

煤尘润湿动力学模型的研究

在分析液体润湿煤尘机制的基础上建立了液体润湿煤尘的动力学模型,提出了用于表征液体在煤尘表面润湿能力的润湿因子K,并利用几种不同的表面活性剂对煤尘接触角的动力学数据进行验证.结果表明：拟合的相关系数均大于0.978,该润湿模型用来描述润湿剂在煤尘上的润湿动力学过程具有较好的效果.     

表面活性剂在煤层注水中的应用与实践

煤层注水是治理煤矿井下灾害的一种有效方法,但由于煤自身的构成组分、变质程度、裂隙发育等因素的不同,导致注水后其润湿效果差异较大。解决这一问题,可通过在水中添加表面活性剂的方法来实现。结合余吾煤业屯留煤矿3#煤层的实际情况,选择合适的活性剂,经过现场试验取得了较好的成果。     

煤表面热力学特性的Washburn动态法测试

微细粒中煤浮选的突出问题是选择性差、精煤产品灰分高,而润湿性是影响微细颗粒分选重要的界面性质,基于此,考察了煤样与主要杂质矿物高岭石的表面热力学特性。用Washburn动态法,以正己烷、1-溴萘、甲酰胺、去离子水为液体分子探针测量其对不同密度级微细粒中煤样品及高岭石的润湿过程,用线性回归法分析润湿速率并计算亲油亲水比,联合Washburn方程和van Oss-Chaudhury-Good理论对不同密度级煤粉样品以及高岭石的表面自由能进行估算,并进行煤泥的分布释放实验。研究表明：随煤样密度级的增加,正己烷对煤样的润湿速率降低,且变化不大,去离子水对煤样的润湿速率增高,两者对高岭石的润湿速率分别为0.010 1,0.020 6 g2/s,远大于对煤样的润湿速率;煤样随密度级的增加亲油亲水比值LHR值减小,1.5~1.6 g/cm3与1.6~1.8 g/cm3中间密度级煤样的润湿速率和LHR值相近,高岭石的LHR值最低,为1.44,呈亲水性;各个密度级样品的非极性成分γLWs呈略微降低趋势且其值基本一致,均低于高岭石的γLWs,样品表面自由能极性成分中氢键作用的碱性力与LHR值呈正相关。该煤样分布释放浮选实验结果与各个密度级样品表面性质测试结果吻合。     

煤尘湿润剂复配性能研究

采用沉降法对煤尘湿润剂的湿润性能进行了研究,单体实验表明湿润剂SRJ-1性能最好,在其质量分数为0.20%时,西曲煤尘和阳泉煤尘完全沉降所需时间仅为24.9 s与29.0 s。以湿润剂SRJ-1、SRJ-3为原料进行复配实验,复配剂的表面张力值在原有基础上进一步降低,在其质量分数低于0.17%条件下,复配剂的湿润性能明显优于单体湿润剂。     

基于低场核磁共振表征的矿物孔隙润湿规律

孔隙润湿是影响多孔矿物(焦渣、褐煤、冶金渣等)可浮性的重要因素之一,然而准确、定量表征孔隙润湿的方法鲜有研究,润湿液体性质与孔隙润湿规律之间的内在联系还未被充分地揭示。采用原样和疏水活性炭开展基于液体物理性质的孔隙润湿规律研究,建立低场核磁共振(¹H LF-NMR)测得¹H LF-NMR孔隙率与称重法计算得到的称重孔隙率之间的定量关系,探讨¹H LF-NMR检测样品在4种液体中润湿不同时间后的孔隙润湿率的可行性;研究4种液体对样品中不同尺寸孔隙的润湿规律;通过计算收缩数,揭示液体物理性质在样品孔隙润湿过程中的影响机理。结果表明:原样和疏水样品在4种液体中润湿后,¹H LF-NMR孔隙率与称重孔隙率具有一次函数关系,故该设备可定量表征出4种液体对原样和疏水样品中孔隙的润湿率。4种液体润湿原样和疏水性样品时不同尺寸孔隙均符合“快增—稳定”的规律,润湿速率由快到慢的转折点在5 min处,总孔的润湿率与润湿时间均符合一级动力学方程,纯水对原样具有最大的总孔润湿速率但对疏水样品的总孔润湿速率却最小。对于原样,纯水具有最大微孔和过渡孔润湿率,正丙醇和正十六烷具有最大中孔润湿率且对疏水样品中孔润湿率相似,而硅油对所有孔隙润湿率都最小;60 min孔隙润湿率(除中孔)随收缩数增加而线性降低,表明液体黏度主导孔隙润湿过程。按照疏水样品微孔和过渡孔润湿率递减排序依次为正丙醇、正十六烷、纯水、硅油;60 min孔隙润湿率随收缩数增加先升高后降低,反映出表面张力和黏度对孔隙润湿过程的协同作用。