煤层水锁效应的消除及其对甲烷解吸特性的影响
刘军1
杨通2
王立国3
陈向军1
1.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点试验室,河南焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 4540032.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 4540033.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点试验室,河南焦作 454003
摘要：为研究气润湿反转剂对缓解煤层水锁效应,提高煤层瓦斯解吸速度,采用气润湿反转技术改变煤体的润湿性、降低煤体表面自由能,进而提高瓦斯抽采效率.以0,0.2％,0.5％,0.8％,1％和1.5％的质量分数对2种气润湿反转剂进行稀释,制备出不同浓度的气润湿反转剂溶液,并将其对煤样进行处理.首先利用接触角测量仪对煤样进行接触角和表面张力的测定,验证两种表面活性剂的基本特征.然后,在不同吸附平衡压力条件下,对干燥/含水煤样的解吸量和解吸速率进行测定,对比气润湿反转剂处理前后的效果差异;同时利用解吸公式进行解吸量的拟合,得到极限解吸量和拟合度大小.研究结果表明:随着表面活性剂浓度的增加,煤样表面接触角逐渐增加、溶液表面张力逐渐减小.在气润湿反转剂浓度达到0.5％时,实现了煤体表面润湿性的由亲水性向疏水性的转变,且具有较低的表面张力.在2种表面活性剂中,均具有疏水和低表面张力的特点,符合气润湿反转剂的基本特征;在干燥和含水煤样中,经过气润湿反转剂处理后,1 h内的解吸量和解吸速率均有所提高,其中FC117效果更佳;通过解吸公式对解吸量进行拟合,得到的极限解吸量与1h内所测定的解吸量变化规律一致,且拟合效果较好,拟合度基本是在0.98以上.通过对气润湿反转剂处理前后煤样解吸特征的评价,为气润湿反转技术消除煤层"水锁效应"、提高煤层解吸特征,增加瓦斯抽采效果提供了一定的理论基础和科学指导.
关键词：水锁效应气润湿反转剂瓦斯解吸解吸速率接触角
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51874122)国家自然科学基金(51704100)河南省重点研发与推广专项资助项目(202102310545)
论文发表日期：2022-09-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 82-92 )
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