煤矿井下水力增透降阻剂优选研究

发布时间：2021-04-09 22:09

　　针对在煤矿井下实施水力化增透措施过程中,由于液体流动管道直径小、流速大、输送距离长等原因造成的阻力损失过大,导致作业点压力不够的问题,通过实验对比分析了胍尔胶、UG-3、DR-12和EM30等4种常用降阻剂的热稳定性、降阻性、剪切稳定性等主要性能参数,优选出乳液聚合物DR-12降阻剂最适用于煤矿井下水力增透措施。研究了不同质量分数条件下DR-12降阻剂的降阻率随管径及流速的变化特征,得到不同工况条件下DR-12降阻剂的最佳使用比例及确定方法。现场应用结果表明,使用DR-12降阻剂进行割缝增透的钻孔的抽采瓦斯纯流量是普通钻孔的5.3倍,与清水割缝钻孔的抽采瓦斯纯流量相比提高了19.1%。 

【文章来源】：矿业安全与环保. 2020,47(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

多功能流动回路仪示意图

利用流变仪对4种降阻剂实验液进行流变剪切性能测试，实验结果如图2所示。从图2中可以看出，实验液在低剪切速率(小于等于100 s-1)条件下，大部分实验液表观黏度超过了10 m Pa·s;在剪切速率大于等于300 s-1条件下，表观黏度相对较低且基本稳定。4种降阻剂均体现了明显的非牛顿体特性，具有较好的剪切稳定性，且显示了剪切变稀的特征，尤其以DR-12和EM30两种降阻剂表现得更加明显。这就使得添加降阻剂水介质在管路中高速流动状态下，由于表观黏度低、稳定性好，对降低流动阻力具有显著作用;而在水介质作用于煤体后，水介质从钻孔内低速流出，这时降阻剂表现出较高的表观黏度，能够使水力化措施产生的煤渣等尽量悬浮在水介质中，并被携带出钻孔，提高钻孔成孔率。

由于降阻剂具有明显非牛顿体特性，降阻剂在不同流速条件下所需的使用比例不同。采用多功能回路仪中内径10 mm、管长1.5 m的直管段测定不同质量分数条件下DR-12降阻剂的降阻率与流速的相互关系，结果如图3所示。从图3中可以看出，在0～15 L/min的流速条件下，所有添加了降阻剂的实验液的降阻率基本相当，但均不明显;在流速为20～65 L/min时，添加质量分数为0.09%的降阻剂的实验液降阻率最高。低添加比例的实验液在流速升高到一定值后衰减十分明显，而添加比例越高的实验液，在高流速状态下的降阻率稳定性更好。

【参考文献】：
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博士论文
[1]高瓦斯低透气性煤层卸压增透理论与技术研究[D]. 吴海进.中国矿业大学 2009

硕士论文
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本文编号：3128400