表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究
严敏1
杨婷2
林海飞1
闫冬洁2
李泳2
霍世豪2
1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点试验室,陕西西安 710054;西安科技大学中国煤炭工业协会西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心,陕西西安 7100542.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054
摘要：煤炭资源开采过程中,与煤伴生的瓦斯异常涌出可能会导致严重的瓦斯超限,引发煤矿瓦斯灾害或温室效应等问题.已有诸多研究表明煤层注表面活性剂溶液是有效且重要的治理瓦斯手段之一.表面活性剂与气体混合易产生稳定泡沫,关于泡沫性能对瓦斯解吸影响相关研究较少,本文研究表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释规律的影响.选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和烷基糖苷(APG0810)2种表面活性剂进行试验,测定溶液表面张力、黏度、发泡性、稳定性及泡沫形态.利用自行研制的试验装置开展表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释效应影响的试验研究.试验结果表明:随着表面活性剂质量分数增加,液体表面张力起初降低幅度较大,发泡率有明显升高现象,稳泡性也逐渐增强.接近临界胶束浓度时降低幅度减缓,发泡性和稳泡性升高趋势变得平缓.表面活性剂质量分数为 0.15%时,在注入空气后SDBS和APG0810发泡高度分别为 44 mm和 40 mm,且SDBS泡沫半衰期最大为 786.5 s.溶液泡沫发泡率和半衰期与其对甲烷缓释效应相关度较大,相同质量分数下SDBS对甲烷的缓释效果普遍优于APG0810,表面活性剂溶液质量分数 0.15%时,10 min内APG0810和SDBS对瓦斯缓释率分别约为37.4%和12.7%,2 h内SDBS对瓦斯缓释率仍有约50.84%.研究为探究表面活性剂抑制煤中甲烷解吸及其机理提供一个新的角度,可为矿井瓦斯防治,煤炭绿色开采提供一定的理论支撑.
关键词：瓦斯缓释泡沫稳泡性表面活性剂表面张力
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(52274228)国家自然科学基金(51874236)陕西省教育厅青年创新团队建设研究资助项目(21JP073)
论文发表日期：2023-10-25
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( 129-139 )
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