复合表面活性剂对疏水煤体协同润湿效应研究

为提高煤层注水减尘效率，选取了2种非离子与2种阴离子表面活性剂，研究了不同质量分数下单体与复合表面活性剂溶液表面张力及其对疏水煤尘润湿特性的变化规律（接触角与自然沉降速率），对比分析了复合表面活性剂溶液对疏水煤体的协同润湿效应，探讨了协同润湿机理，并对其开展了煤层注水现场验证试验。实验结果表明：4种表面活性剂在超过临界胶束浓度后对煤尘的润湿性仍不断增强，非离子表面活性剂TX-100与阴离子表面活性剂DSS之间具有显著协同润湿效应，且该效应随溶液浓度增加呈增强趋势，复合表面活性剂在1%质量浓度时较TX-100、DSS单体表面活性剂协同润湿率分别达60.06%、132.03%，即高浓度复合表面活性剂溶液对疏水煤体具有显著协同润湿效应。利用界面化学理论对该协同润湿机理分析得到：在高浓度复合表面活性剂溶液中，表面活性剂胶束解离速率的大幅提升是其对疏水煤尘具有协同润湿效应的关键原因。为验证该协同润湿效应，在杨柳煤矿1076综掘工作面进行煤层注水现场试验，试验结果发现：利用添加1%质量分数的TX-100:DSS复合表面活性剂溶液进行注水后，综掘巷减尘率达71.04%，较仅添加0.05%TX-100...     

基于主成分分析法的松软煤体煤尘润湿特性研究

矿井煤层产尘与煤体坚硬程度密切相关,而深部含瓦斯煤体往往呈现松软煤层的特征,为了研究松软煤层煤体润湿性的影响因素,以对粉化松软煤体产尘进行治理,以衡量煤样润湿性强弱和评价粉尘灾害的重要指标接触角为主线,从淮北煤田7个突出矿井选取了7种松软程度不同的煤样进行煤-水接触角测定,通过工业分析、煤与瓦斯基础参数测定、孔隙结构测定和红外光谱定量分析试验,采用主成分分析法系统探讨了松软煤体煤尘的润湿特性和主要控制因素。研究结果表明:松软煤体的润湿性主要取决于煤的灰分、水分、孔容、比表面积、坚固性系数、羟基含量,且影响程度依次减弱;其中灰分、水分、孔容、比表面积、羟基含量与接触角成负相关,是煤的亲水因素,而坚固性系数与接触角呈正相关,是煤的疏水因素;煤体强度越低,煤体越松软,煤-水接触角越小,煤的表面润湿性越好;通过主成分多元回归分析方法的结果得出灰分与煤-水接触角的相关程度最高,是煤表面润湿性的主控因素;瓦斯在煤层赋存过程中影响煤体的强度,瓦斯的吸附、放散作用促进原生裂纹的开裂和新生裂纹的产生,导致煤体物理化学性质的改变,间接影响了煤的润湿性。     

用表面活性剂水溶液处理突出煤层

<正> 煤层注水对预防煤与瓦斯突出能起到一定作用,但效果好坏取决于能否使煤体得到均匀的湿润。煤科总院合肥所进行了在煤层注水时加入表面活性剂的试验。通过实验室试验及现场初步试用均证明,用表面活性剂水溶液处理突出煤层,改善了水对煤的润湿性能,提高润湿效果,使煤层注水防突效果更显著。 1 改善了水对煤的润湿性能,使煤体得到均匀的润湿在煤层注水的过程中,离注水孔一定距离注水压力和瓦斯压力等压线处,液体的渗透靠的是毛细运动和分子扩散。要使煤体的水分均匀分布,主要看毛细运动和分子扩散的结果。物理化学理论告诉我们:液体体现     

不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究

为了提高现场煤层注水效果,针对润湿性较差煤体,提出采用添加表面活性剂的方法以提高煤体润湿性。以贵州百色集团六龙煤矿煤样为例,根据表面活性剂种类选出4种有代表性且廉价易得的表面活性剂,通过测定纯水和添加表面活性剂的溶液的表面张力及其与煤体的接触角,优选出磺化玻拍酸二辛酷钠盐(快速渗透剂T)作为最佳表面活性剂,最佳浓度为0.4%。     

聚合物水泥浆液-煤体界面过渡区力学性能研究

提出了超前深孔注浆加固技术;利用VAE乳液对水泥基材料进行改性,通过轴拉试验及立方体抗压试验,研究了不同掺量VAE乳液对水泥基材料与煤体界面黏结强度及水泥基材料固结煤体的抗压强度的影响;结合微观电镜扫描,分析了VAE改性水泥基材料结石体与煤体界面过渡区的微观结构特征。研究结果表明:复合浆液水灰比随聚灰比的增大呈现出先降低后增长的趋势,VAE乳液提高了浆液与煤体界面黏结强度及浆液固结煤体试块的抗压强度;掺入VAE乳液,使水泥浆液的孔隙率降低,提高了强效应层结构的密实性;VAE乳液会扩散至普通水泥浆内部形成聚合物薄膜"纽带"结构,改善水泥基材料与煤体界面的组成结构,从而提高了水泥基材料与煤体黏结强度。     

阴阳离子表面活性剂对煤层自转向酸液的性能影响及优选

针对煤矿粉尘污染严重问题,研究了煤层OAPB自转向酸液均匀布酸,从而提高煤体含水率,借助黏度、荷电性、官能团等方法研究了不同阴阳离子表面活性剂对自转向酸液增黏、润湿性能的影响规律,探究了性能变化的内部原因,并根据测试结果进行了优选。结果表明：阳离子表面活性剂会直接导致自转向酸液破胶,阴离子表面活性剂的添加使自转向酸液黏度增加;SSA/SDBS润湿性能较好,表面张力最低为24.12 mN/m;SSA/SDBS-16表面张力值总体较高,自身润湿性能差,对煤体的吸附性能也较弱;通过红外实验发现在SSA/SDBS作用下OAPB分子更倾向于形成氢键,并通过三轴渗流实验验证了自转向酸液的渗流效果。     

高瓦斯煤层改变润湿性提高瓦斯抽采率技术研究

为了提高煤层水力化措施的增透效果,提高煤层水反排率,消除水滞留而引起的裂隙封堵,选择适用于煤体的润湿性反转剂,使煤体从水润湿变为气润湿。通过实验室测试和现场试验,确定润湿反转剂浓度在5%时,煤样的润湿角达到103.3°,其润湿性发生反转;处理后残余水饱和度和束缚气饱和度均降低,束缚水饱和度下气测相对渗透率增大;现场试验过程中,使煤层瓦斯抽采的浓度增加1倍,这种煤层润湿性反转剂可以大幅提高煤层瓦斯抽采效率。     

表面活性剂影响煤体瓦斯吸附解吸性能的实验研究

在新鲜煤壁瓦斯涌出强度大的问题上,根据表面活性剂的润湿性、分散性、稳定性以及考察目的,选择十二烷基苯磺酸钠与洗涤灵按2∶1的比例配制了实验试剂,提出了利用表面活性剂降低瓦斯涌出强度的技术方案,并在实验室做了颗粒煤对瓦斯的吸附与解吸实验。实验结果表明:颗粒煤经过喷洒十二烷基苯磺酸钠和洗涤灵配制的表面活性剂溶液后,表面活性剂溶液能够很好地渗透煤体,使煤样润湿程度增加,堵塞了瓦斯的运移通道;活性剂溶液渗透到煤体孔隙内部,对煤体起到了降温的作用,低温有利于瓦斯吸附,抑制吸附瓦斯转化为游离瓦斯,瓦斯涌出强度会降低10%~40%左右,从这两方面达到降低瓦斯涌出强度、避免瓦斯超限的目的。     

用表面活性剂水溶液处理突出煤层

介绍在煤层注水时,加入表面活性剂后对煤体的润湿性能及润湿效果的影响,并对提高煤层注水防突效果的有关参数进行了实验室试验,在此基础上应用于防止煤与瓦斯突出,取得初步应用效果。     

基于表面活性剂解除水锁效应的压裂液性能研究

为解决煤层水力压裂过程中产生的水锁效应问题,对水锁效应产生的影响因素进行了分析,选择向压裂液中添加表面活性剂的方法来解除水锁效应。研究结果表明:所选用的7种表面活性剂都可以提高煤体的润湿性能,且表面活性剂的浓度越高,其接触角θ越小,润湿性能越好,表面张力σ降低的越多,直到趋于平缓;7种表面活性剂的黏附功都小于纯水的;根据Laplace公式计算压裂液和煤体孔隙壁之间的毛细管力,通过比较σcosθ的数值大小,得到阴离子表面活性剂SDBS是降低毛细管力的最佳选择。     

用表面活性剂水溶液处理突出煤层

介绍在煤层注水时，加入表面活性剂后对煤体的润湿性能及润湿效果的影响，并对提高煤层注水防突效果的有关参数进行了实验室试验，在此基础上应用于防止煤与瓦斯突出，取得初步应用效果。     

煤体表面粗糙度对非阳离子表面活性剂润湿性影响的实验研究

在水中加入非阳离子表面活性剂可有效增强水对煤体表面的润湿性,煤体表面的润湿性受溶液种类和煤体表面物理化学性质影响。为研究煤体粗糙度对表面润湿性的影响,采用5种不同表面粗糙度的型煤和5种非阳离子表面活性剂,使用SJ-210表面粗糙度测量仪、JC2000D型动态接触角测量仪等设备进行实验,分别计算了各溶液润湿型煤的表面能。结果表明:型煤表面粗糙度介于0.5~5μm之间,非阳离子表面活性剂溶液在型煤表面形成的接触角与型煤表面粗糙度呈负相关,型煤表面能与表面粗糙度呈正相关;非阳离子表面活性剂质量分数0.01%时,型煤表面粗糙度对脂肪醇聚氧乙烯醚润湿性的影响程度最大,质量分数0.05%时,对癸基葡萄糖苷影响最大,质量分数0.10%时,对十二烷基硫酸钠影响最大,质量分数0.20%时,对脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠影响最大,质量分数0.40%时,对癸基葡萄糖苷影响最大;质量分数越低的表面活性剂润湿性受型煤表面粗糙度影响越大,在实验室使用低质量分数表面活性剂溶液对型煤进行润湿实验时,控制型煤的表面粗糙度具有重要意义。     

深井高温煤层注水防尘技术

通过煤层注水润湿性能研究,优选出了适合煤层注水用的表面活性剂,针对唐口矿井煤层埋藏深温度高的特点和现场实际情况,全面研究了煤层注水工艺,确定了最佳工艺参数,并对实际注水防尘效果进行了测试和分析,取得了较好的润湿煤体和防尘效果。     

煤尘表面特性及润湿机理的研究

通过煤尘的红外光谱实验、电泳实验和正向渗透实验系统,研究了煤尘的表面化学结构、表面电性和表面润湿性,对煤尘表面润湿机理进行了研究,阐明了非离子表面活性剂溶液对煤尘的润湿效果好于阴离子表面活性剂溶液的机理.研究表明,溶液对煤尘的润湿性能不仅取决于溶液的气-液表面张力,而且取决于溶液与煤尘的固-液界面张力,溶液与煤尘的固-液界面张力的大小,又与煤尘的疏水性、电性、溶液添加剂（如表面活性剂）的结构、性质等密切相关.     

煤岩润湿性影响因素研究

煤岩润湿性是影响煤岩各种特性的重要因素之一。了解煤岩润湿性影响因素对改善煤层物理化学性质,提出合理的煤层气生产方案,有针对性地选择处理煤层的表面活性剂类型,预测入井液进入煤层后煤层损害程度及保护煤储层等具有重要的指导意义。文章从煤阶、含氧官能团、表面电性、分子结构、组分与润湿历史等方面对煤岩润湿性进行了深入研究,并从机理上分析了煤岩润湿性的各种影响因素,以期为今后煤炭开采和煤层气开发等生产环节中的煤岩处理提供理论依据。     

基于“两介质-三界面”模型的散煤注浆固结宏细观规律

为了预判水泥浆注浆加固淮北矿区松散煤层效果，提供合理注浆参数，确保松散破碎围岩体注浆加固后稳定，文章基于离散元思想，将散煤和水泥视为颗粒，结合散煤-水泥浆胶结体单轴压缩试验和颗粒流模拟软件，研究散煤注浆加固效果，从宏-细观角度揭示散煤水泥浆注浆加固规律。文章构建了散煤-水泥"两介质-三界面"模型；校核了散煤-水泥浆胶结体三界面细观力学参数，分析了颗粒配比和胶结体孔隙率对散煤注浆加固效果的影响规律。研究结果表明："两介质-三界面"模型包括散煤颗粒、水泥颗粒，散煤颗粒之间胶结界面、水泥颗粒之间的胶结界面和散煤与水泥颗粒之间的胶结界面，模型不仅能够模拟常规岩体力学实验，还能够进行胶结参数影响特性研究，适用于散体介质注浆加固效果预判；散煤-水泥浆胶结体单轴压缩强度σc和弹性模量E随着散煤与水泥颗粒配比γ增加先增大后减小，存在最佳配比，散煤含量增加的过程分为初期骨料强化和后期胶结弱化两个阶段；胶结体单轴压缩强度σc和弹性模量E随着孔隙率n增加而加速减小，粒径越小、充填程度越高的注浆材料，加固效果越好。在现场注浆设计施工过程中，根据现场围岩破碎程度，优选粒径小、可注性好的浆液，能够获得较好的注浆加固效果。     

煤的润湿性研究进展

煤的润湿性研究涉及固液两相的性质及其相互作用。对煤尘润湿的微观机理作了详细阐述,并分析了影响润湿效果的各种因素,主要包括煤本身的物理化学性质和表面活性剂的作用。为煤润湿性的进一步研究、煤层注水及矿井防尘等技术提供了重要的基础资料。     

基于改进渗透剂提升煤层注水效果分析及试验研究

为进一步增强煤层注水预润湿效果,在临矿集团田庄煤矿3701综采工作面实施煤层注水预润湿试验研究。根据测试煤层的生产工艺特点及不同配比表面活性剂润湿煤体特点确定注水试验方案。试验实测数据表明:改进渗透剂的注水方案润湿半径更大,可以进一步提升煤层预润湿范围,降低注水成本,应用效果较好。     

表面活性剂溶液对突出煤层物理性质及其煤体状态的影响

通过对不同表面活性剂溶液吸水速度的测定,确定了表面活性剂能显著提高水对煤层的润湿性。研究确定了适应英岗岭煤层压注的最佳表面活性剂配方和最佳使用浓度。通过煤样强度—变形关系和瓦斯含量曲线的测定,得出表面活性剂能提高煤层吸附水分的结论。通过现场压注试验,证明采用表面活性剂溶液能提高单位压力下煤层的吸水速度、增加煤层的注水效果。在揭石门和煤层掘进中可采用压注表面活性剂溶液防治煤与瓦斯突出。     

有压源下煤层注水表面活性剂湿润煤体的研究

通过煤体在表面活性剂溶液中的浸润时间的长短选取适合的表面活性剂进行复配,对活性剂配方溶液的表面张力和接触角测定,得到煤体最优表面活性剂配方。通过煤样在表面活性剂配方溶液和纯水中吸水试验的对比,进一步验证表面活性剂配方对煤体润湿性能和降低粉尘浓度方面有一定的促进作用。最后采用Comsol Multiphysics多物理场耦合软件进行注入纯水与低浓度活性剂溶液润湿范围对比,得出结论:加入表面活性剂可以减低表面张力,提高润湿范围。