表面活性剂对煤吸水效果影响的试验及应用

发布时间：2017-04-28 17:19

  本文关键词：表面活性剂对煤吸水效果影响的试验及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国煤矿开采机械化程度的提高，工作面粉尘产生量对工人健康的影响越来越严重[1],采煤、掘进、转载、运输过程中产生的大量粉尘给井下员工和安全生产带来极大危害。煤层注水作为一种煤矿粉尘控制手段，在降低煤尘浓度、预防煤尘爆炸、减小尘肺病发生率等方面发挥着重要作用，但是由于煤尘的憎水性等原因致使煤层注水效果不理想,所以理论上加强注水降尘技术的研究日益迫切。在本项研究中，通过以不同注水压力和在水中添加表面活性剂配方来改变注水参数，通过对煤样在不同参数下吸水情况的对比，得到合适的煤层注水压力和表面活性剂配方。 试验中，我们制作一个承压筒来为煤样提供一个压力环境。控制承压筒内水压力，即是控制注水时的压力参数，从而来得到试验数据。 对煤在纯水中进行2.5MPa、6MPa和10MPa压力下吸水试验，可以看出，并非压力越大，煤的吸水效果越好。试验1号煤样在10MPa条件下，依然达不到注水要求；试验2号煤样在2.5MPa条件下，注水效果已经满足要求。在纯水条件下，注水的压力参数不存在普遍适应性，需要对不同煤进行压力试验，得到最为合适的注水压力。 由于部分煤的吸水效果差，在高压条件下仍然达不到一定的含水量，所以通过研究活性剂配方来改变溶液的表面张力和与煤的接触角，从而提高注水效果十分必要。 试验中首先选取部分活性剂进行试验，通过观察溶解效果、煤粉在溶液中的浸润时间和复配溶液的表面张力与接触角来对活性剂进行筛选，最终得到普遍适应的在低浓度下可以明显改善注水效果的表面活性剂配方P1。 配制低浓度活性剂配方溶液（0.05%），使煤样在2.5MPa条件下，进行吸收配方溶液试验。结果中可以看出，试验选取的三种煤样在低压条件下的吸水效果均能达到安全标准，即活性剂配方的作用很明显，并且有普遍适应性。 控制注水压力和添加表面活性剂配方，均能改变煤的吸水效果。对于低压吸水效果好的煤，只采用低压注水已经足够；对于中、高压吸水效果不好的煤，在水中添加少量活性剂配方，可以有效降低注水压力，从而来降低注水成本，提高注水效率。
【关键词】：煤层注水 压力参数 表面活性剂配方 表面张力 接触角
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-14
• 1.1 研究背景12
• 1.2 课题研究的目的和意义12-13
• 1.3 技术路线13-14
• 第2章 文献综述14-18
• 2.1 国外研究进展14-15
• 2.2 国内研究进展15-18
• 第3章 研究的理论基础18-30
• 3.1 煤体的润湿18-20
• 3.1.1 沾湿过程18
• 3.1.2 浸湿过程18-19
• 3.1.3 铺展过程19-20
• 3.2 煤岩体渗流20-22
• 3.2.1 流固耦合压水过程20-21
• 3.2.2 扩散贮水过程21
• 3.2.3 微观吸附水过程21
• 3.2.4 有压水源条件下渗流21-22
• 3.3 表面活性剂22-26
• 3.3.1 表面活性剂溶液的润湿效果23-25
• 3.3.2 温度对表面活性剂的影响25-26
• 3.4 课题意义与研究内容26-27
• 3.4.1 课题意义26
• 3.4.2 研究内容26-27
• 3.5 课题研究方法和研究路线27-30
• 3.5.1 研究方法27-28
• 3.5.2 研究路线28-30
• 第4章 有压源下煤吸纯水效果30-42
• 4.1 压力试验系统设计30-35
• 4.1.1 承压筒设计图30
• 4.1.2 承压筒安全计算30-34
• 4.1.3 压力试验系统34-35
• 4.2 试验方法35-39
• 4.2.1 煤样制备35
• 4.2.2 试验步骤35-36
• 4.2.3 试验结果36-39
• 4.3 本章小结39-42
• 第5章 表面活性剂配方研究42-62
• 5.1 试验煤样制备42-43
• 5.1.1 磨制煤粉42
• 5.1.2 压制煤饼42-43
• 5.2 配制溶液43
• 5.3 筛选合适表面活性剂43-45
• 5.3.1 观察溶液筛选43-44
• 5.3.2 浸润时间筛选44-45
• 5.4 煤样临界表面张力测定45-56
• 5.4.1 固体临界表面张力45-47
• 5.4.2 表面张力及接触角测量仪器及使用方法47-51
• 5.4.3 煤样临界表面张力测定步骤51
• 5.4.4 试验数据及图表51-55
• 5.4.5 煤样工业分析55-56
• 5.4.6 试验结果及分析56
• 5.5 表面活性剂配方研究56-60
• 5.5.1 单体表面活性剂研究56-58
• 5.5.2 两种活性剂复配研究58
• 5.5.3 多种活性剂复配研究58-59
• 5.5.4 两种活性剂复配详细比例研究59-60
• 5.6 本章小结60-62
• 第6章 有压源条件下煤吸活性剂配方溶液效果62-66
• 6.1 有压源条件下煤吸活性剂配方溶液试验62
• 6.1.1 配方添加量的确定62
• 6.1.2 试验压力的确定62
• 6.2 试验方法62-63
• 6.3 试验结果63-64
• 6.3.1 试验数据63-64
• 6.3.2 试验结论64
• 6.4 本章小结64-66
• 第7章 表面活性剂在煤层注水中的现场应用66-82
• 7.1 煤层注水参数优化的研究66
• 7.2 煤层注水参数技术要求66-73
• 7.2.1 长钻孔注水66-69
• 7.2.2 短钻孔注水69-71
• 7.2.3 深钻孔注水71-73
• 7.3 煤层注水参数确定73-76
• 7.3.1 该矿地质概况73
• 7.3.2 注水方式73-75
• 7.3.3 安全技术措施75-76
• 7.4 表面活性剂在煤层注水中的现场应用76-82
• 7.4.1 粉尘浓度的对比76-79
• 7.4.2 全水分的对比79-81
• 7.4.3 试验结论81-82
• 结论82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 作者简介88-89
• 附录：JFC 溶液表面张力和接触角测量图89-93

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