表面活性剂水溶液抑制煤体瓦斯解吸作用的研究进展

随着煤矿开采逐步向深部延伸,煤层瓦斯压力与含量趋于增大,瓦斯浓度超限问题日趋严重,而添加表面活性剂水溶液是降低煤体瓦斯涌出的重要技术手段。本文采用文献调查法分析了表面活性剂水溶液在煤矿瓦斯灾害防治中的应用情况,研究结果表明:①基于安全性、温和性考虑,表面活性剂优选顺序依次为两性和生物型、非离子、阴离子、阳离子,同时大部分非离子和两性表面活性剂具有良好的复配功能;②在试验浓度范围内,除生物型表面活性剂外,其他类型表面活性剂水溶液均出现明显的表面张力及接触角变化的浓度拐点,对应的临界胶束浓度为0.1 %,获得表面活性剂水溶液润湿性效果排序为阴离子、非离子、两性、阳离子、生物型;③添加表面活性剂水溶液能够显著抑制煤岩瓦斯解吸扩散能力,这与水溶液的润湿铺展增强作用及封堵作用有关。     

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%。     

大面积采空区煤自燃环境下气体运移规律研究

大面积采空区漏风流场复杂、漏风规律不明确,一旦发生煤自燃,将威胁矿山安全。以山东省鲍店煤矿大面积采空区为例,通过现场观测和数值模拟等方法,研究大面积采空区温度场、气体渗流场和气体浓度场等复杂流场的动态变化和耦合关系,并分析煤自燃高温对大面积采空区气体运移的影响。结果表明：压力是诱导大面积采空区内部气体运移的直接动力;受热浮力作用影响,气体的流动方向发生改变,采空区底部的负压区域卷吸周边O₂向采空区上部的高压区域运移并积聚,扩大采空区氧化升温带范围并加速煤自燃;通过控制采空区漏风源风速,可以降低大面积采空区自燃风险,同时控制采空区深部有害气体涌出。     

浅谈澄合矿区煤层特征及分布规律

阐述了渭北煤田澄合矿区煤系地层含煤性,可采煤层及主要可采煤层特征及其变化规律,聚煤规律及控制因素,对该区煤炭的研究和生产起到了一定的指导作用.     

深部煤体注水过程中渗流通道演化特征

在煤炭开采中,煤层注水可有效防突降尘和防治冲击地压。为了研究深部煤样注水过程中孔隙结构和渗流通道的演化过程,以平煤十二矿己15-31030工作面的深部煤体为研究对象,通过低场核磁共振成像设备在线测试了3个原煤试样在不同注水压力下的T2谱和含水量分布情况。通过对不同注水压力下的T2谱进行分析,获得了煤样注水过程中的孔径分布和孔隙结构的演化过程。通过核磁共振成像技术,初步实现了煤样注水过程中孔隙结构和渗流通道演化的可视化,可更直观地观测煤样注水过程中的动态演化过程,更深入地理解不同煤样T2谱演化过程异同的内在原因。进一步提出了一种根据T2谱进行不同孔径的孔的渗透率贡献度计算方法,定量分析了煤样注水过程中不同孔径的孔对水渗过程的贡献度。并对T2谱进行了孔裂隙的分形维数计算,定量分析煤样孔裂隙的渗流空间含量和异质性。研究发现:平煤十二矿深部煤样注水过程中T2谱表现出三峰特点,中孔、大孔和微裂隙的含量与连通性都大于微孔和小孔,注水过程中渗流通道主要由连通性较好的中孔、大孔和微裂隙构建。煤样注水过程中大孔和微裂隙贡献了99%以上的渗透率;微孔、小孔和连通性较差的孔主要参与储水而不参与运水。注水过程...     

无机盐协同下的煤层复合注水材料的性能应用研究

煤矿开采过程中煤尘污染问题是威胁矿山安全的因素之一。煤层注水技术是通过溶液进入煤体裂-孔隙结构,增加煤层含水量,能有效抑制煤尘的产生而在煤矿中广泛应用。基于注水技术对注水材料进行了探究,采用接触角和表面张力测试,优选出最佳无机盐复合溶液(0.4%SDBS溶液和0.3 mol/L NaCl溶液),开展激光粒度分析及0.450～>0.300、0.300～>0.200、0.200～>0.150、0.150～0.125 mm四个粒度级别下的自发渗吸实验,探究不同颗粒的润湿性影响及现场实验验证。结果表明：不同粒径区间的煤尘颗粒具有相似的表面特性和吸附能力;在采煤机作业处、转运过程中、装载过程中的3处采煤工序的全尘降尘率为69.68%、80.71%、79.35%;呼吸性粉尘降尘率为74.45%、73.47%、69.95%。研究成果可为煤层注水降尘提供理论依据。     

基于核磁共振测试的煤层水锁效应解除方法

为提高煤层瓦斯抽采效果,提出利用核磁共振(NMR)无损害测试方法,结合煤矿实际需求,从孔隙负压和表面活性剂两个方面对煤层水锁效应解除方法进行实验研究。结果表明:随孔隙负压的增加,核磁共振T2截止值可分为3个阶段:稳定—降低—稳定阶段。当煤层内的孔隙负压小于360.9 Pa时,煤层内的外来水会堵塞煤体孔隙,产生煤体水锁效应;当孔隙负压大于769.6 Pa时,能够消除水分对煤层孔隙的封堵,解除煤层水锁效应。在表面活性剂方面,阴离子和非离子表面活性剂溶液可以解除煤体中的水锁效应,有利于瓦斯抽采,且阴离子表面活性剂溶液解除水锁程度要大于非离子表面活性剂溶液;阳离子表面活性剂溶液会抑制煤层水锁效应的解除,阻止瓦斯在煤层中的运移,抑制瓦斯的抽采。     

近距离煤层采空区气体分布特征及运移规律研究

为了防治近距离煤层采空区有毒有害气体的涌出,研究其分布以及运移行为具有重要意义。以山西晋神沙坪煤矿1818工作面为例,布置束管监测系统,以人工采样的方法,获取采空区及工作面相等间隔测点气体成分及体积分数;通过研究下煤层实体煤采动前后上下煤层采空区气体在空间上的分布情况,分别得出上、下采空区气体在采空区前方90 m、后方180 m范围内静态、动态分布规律;基于上、下采空区气体时空分布特征,探讨了近距离煤层开采采空区气体的4个方面的运移机制。研究发现：在采动过程中,近距离采空区有毒有害气体受漏风扩散现象、上下采空区气体运移效应和煤氧反应等多重影响而呈现出向回风侧集聚的显著时空分布规律。     

潞安矿区煤储层特征及瓦斯含量分布规律研究

为了掌握潞安矿区3号煤层储层特征及瓦斯赋存规律,从煤层埋深、煤变质程度、煤层渗透性、煤的吸附特性、煤体结构等方面系统分析了煤储层特征,在此基础上着重对煤层瓦斯含量与煤层埋深、煤变质程度、煤层水分和灰分的定量关系进行分析,建立了煤层瓦斯含量模型,得到了煤层瓦斯含量的分布规律。结果表明:潞安矿区3号煤层厚度大,赋存稳定,埋藏深度大,变质程度高,Langmuir体积较大,Langmuir压力较小,有利于瓦斯在煤层中富集成藏;矿区内多发育碎裂煤和碎粒煤,局部存在糜棱煤,煤体结构破碎,煤层渗透性较差,瓦斯抽采利用难度大;各区块在相同煤层埋深条件下,南部长治区块瓦斯含量最大,北部襄垣区块瓦斯含量次之,中部潞安区块瓦斯含量最小。     

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。     

应力作用下的煤层瓦斯运移规律

为了研究地应力对煤层瓦斯运移规律的影响,采用巷道瓦斯浓度观测方法,对平顶山天安五矿己15-23190工作面回风巷的瓦斯浓度变化进行分析.结果发现:受地应力影响,沿采场方向分为卸压区、应力集中区、原始应力区和采场后面的应力恢复区,不同的应力区对应了不同的裂隙发育状况,这种差异导致了煤层瓦斯运移能力的区带性分布,在煤层的应力集中区,由于高应力的挤压剪切作用,产生大量新的节理和裂隙,同时有更多的裂隙被封闭,该区段瓦斯的运移能力反而会降低.     

水对煤压裂破碎粒径分布规律的影响分析

对自然含水煤样和饱水煤样进行控制压缩量的压裂对比实验,通过Rosin-Rammler模型分析煤样压裂破碎后碎块粒径分布及其与压缩量的关系。研究结果表明:自然含水煤样小粒径(小于1.25 mm)碎块量大于饱水煤样,随着压缩量的增加,自然含水煤样和饱水煤样小粒径碎块量都增加;随着压缩量的增大,自然含水煤样碎块分布趋于分散,饱水煤样碎块分布趋于集中,且饱水煤样碎块分布比自然含水煤样集中;饱水煤样碎块中位径d50比自然含水煤样碎块小。     

冻融作用下煤体孔隙结构损伤演化规律研究

为了揭示冻融作用对煤体孔隙结构的影响,采用冻融试验机对煤样进行冻融循环试验,利用声波测速仪和核磁共振设备对不同冻融循环次数下煤样的孔隙演化规律进行了分析。研究结果表明,冻融循环会造成煤体的孔隙结构损伤,促进煤体孔隙的发育,造成煤样波速降低,随着冻融循环次数的增加,煤样的小孔和中孔不断的扩展联通,造成煤样的大孔数量显著增加,孔隙连通性增强,煤样的总孔隙度、残余孔隙度和有效孔隙度和渗透率也随之增加,表明冻融循环能够提高煤层的透气性,从而有利于煤层气的抽采。     

综采工作面的粉尘分布及治理对策

分析了综采工作面的煤尘分布规律,阐述了治理粉尘的对策及使用效果.     

官地矿软煤和硬煤瓦斯解吸规律试验研究

文章通过在官地矿借助高压注水模设备,研究软煤和硬煤在外加水分含量和吸附平衡压力不同时的瓦斯解吸相关参数的变化规律。试验结果发现：外加水分阻碍软煤和硬煤的瓦斯解吸,对于软煤,外加水分具有更强的阻碍软煤的瓦斯解吸能力;在外界条件一致时,软煤的瓦斯解吸速度一直比硬煤高;在控制吸附平衡压力恒定条件时,持续增大外加水分含量,软煤和硬煤的瓦斯扩散系数均呈现出减小趋势。     

浅谈轻放工作面煤尘分布及控制

认为搞好轻放工作面煤尘的防治必须从减少煤尘产生的环节入手,严格控制尘源已产生的煤尘扩散.介绍了煤层预注水、采煤机高压喷雾降尘、液压支架移架和放煤自动喷雾、运输转载点封闭式喷雾降尘等多种有效的除尘措施.     

林西矿煤层巷道煤体应力及变形规律分析

随着煤层巷道的开挖,巷道围岩的稳定性一直是煤矿企业的生产难题。利用力学理论和实地勘测结合法对林西矿4#煤层巷道围岩变形特征和应力分布规律进行分析,得出了较为准确的计算结果,为今后的煤巷支护工作提供了科学的参考数据。     

松散煤体自然发火过程氡析出及运移规律

火源精准探测一直是煤火灾害防治方向的世界性难题,而同位素测氡是火源精准探测的主要研究方法。为了解采空区火源位置分布及发火情况,基于煤自然发火实验台研究松散煤体发火过程中氡析出及运移规律。为减小测氡过程对自然发火实验影响,设计局部气体循环系统,控制实验取气量,获得松散煤体自然发火过程中氡活度浓度沿轴线分布规律;通过数据筛选及统计分析,获得同一温度条件下氡活度浓度沿轴线分布规律;根据氡活度浓度分布理论,推导实验台轴线方向氡分布方程;基于同一温度条件下氡活度浓度沿轴线分布规律及氡分布方程,获得松散煤体自然发火过程中氡的运移规律,确定真实反映氡析出与煤温关系的节点位置;通过松散煤体单元划分及氡析出理论分析,推导松散煤体氡析出随发火时间的对应关系;基于实验分析和理论推导,获得氡析出与发火时间的变化规律。结果表明:松散煤堆自然发火过程中,沿轴线方向松散煤体内氡运移主要以渗流为主,当T_(max)50℃时,渗流影响范围为0L175 cm,其中L为与进风口的距离;当T_(max)≥50℃时,渗流影响范围减小为0L125 cm,多种运移方式耦合作用范围为125L175 cm,可为采空区发火位置判断提供依据;在一定温度范围内,氡析出随煤温升高呈指数增长,且存在临界温度值,可为松散煤体发火程度判断提供依据。     

煤层瓦斯运移规律及抽放机理研究

通过分析煤层瓦斯产生的原因、赋存及运移规律,以及瓦斯应力对煤体物理力学特性的影响作用,研究煤层的透气系数、煤层厚度、抽放负压等因素对煤层瓦斯抽放效率的影响,对煤层瓦斯防突及抽放有重要的参考价值。