多因素影响表面活性剂喷淋煤体抑制瓦斯解吸实验研究

作者

严敏魏嘉宁李树刚林海飞张坤尹岳敏范奕汝
单位

西安科技大学安全科学与工程学院教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室
摘要

采动条件下，煤矿采煤工作面原始应力的改变在不同程度上加剧了原始吸附态瓦斯的解吸和游离态瓦斯的扩散与渗流，引发瓦斯超限等影响煤矿安全生产的事故隐患。为有效降低煤矿工作面局部瓦斯浓度，采用向特定高浓度瓦斯区喷淋表面活性剂的方式抑制瓦斯解吸，模拟了煤矿井下喷淋表面活性剂溶液抑制瓦斯解吸的工况，研究在通风条件下，表面活性剂溶液的质量分数和煤体粒径对瓦斯解吸的影响，揭示了实际煤尘环境下喷淋表面活性剂对不同粒度煤体瓦斯解吸的抑制效果；根据井下可能存在瓦斯超限的工作面概况，自主研发了表面活性剂喷淋煤体抑制瓦斯解吸实验台，经表面张力和沉降实验测定优选了润湿性能较好的溶液进行不同表面活性剂溶液质量分数和煤体粒径对瓦斯解吸的影响实验研究。研究结果表明：当表面活性剂溶液质量分数达到0.40%时，5种溶液中辛癸基葡萄糖苷APG溶液的临界表面张力为26.96 mN/m，煤粉沉降时间为18.19 s，表征其润湿性最好；当喷淋质量分数为0.01%APG～0.50%APG溶液时，不同质量分数的APG溶液与瓦斯浓度峰值呈一阶指数函数关系；当溶液质量分数达到一定程度时，其含氧基团的面积百分比随着溶液质量分数增大而趋于稳定；当喷淋质量分数为0.40%APG溶液且煤体粒径在2.80～30.00 mm之间时，粒径与测点瓦斯浓度峰值呈负相关关系，但衰减速度随粒径增大呈快速降低-缓慢降低-快速降低的渐变趋势。
关键词

表面活性剂溶液喷淋煤体粒径瓦斯解吸瓦斯浓度峰值
基金项目(Foundation)

陕西省教育厅青年创新团队建设科研计划资助项目（21JP073）；陕西科学技术厅联合培育重点资助项目（2019JLP-02）；
文章目录

1 煤样制备与实验方案
1.1 煤样的采集及制备
1.2 表面活性剂溶液优选
1.3 实验系统及实验步骤
1.4 实验台稳定性测试
2 实验结果
2.1 表面活性剂溶液浓度对溶液表面张力影响规律
2.2 溶液质量分数对煤粉沉降时间的影响
2.3 喷淋表面活性剂对瓦斯体积分数分布的影响
2.3.1 对不同测点瓦斯体积分数分布的影响
2.3.2 对瓦斯体积分数峰值的影响
2.4 煤体粒径对瓦斯体积分数的影响
2.4.1 煤体粒径对不同测点瓦斯体积分数的影响
2.4.2 煤体粒径对瓦斯体积分数峰值的影响
2.5 质量分数和煤体粒径对瓦斯解吸的抑制效果
3 结论
引用格式

严敏,魏嘉宁,李树刚,林海飞,张坤尹,岳敏,范奕汝.多因素影响表面活性剂喷淋煤体抑制瓦斯解吸实验研究[J].煤矿安全,2023,54(05):140-152.DOI:10.13347/j.cnki.mkaq.2023.05.021.
相关文章

[1]瓦斯放散初速度影响因素实验研究