表面活性剂降低颗粒煤瓦斯涌出量初步实验研究.pdfVIP

第4卷 第4期 华北科技学院学报 2007年10月 表面活性剂降低颗粒煤瓦斯涌出量初步实验研究① 程五一1，裴晶晶 ，朱 锴 ，2② (1．中国地质大学(北京)工程技术学院，北京 100083；2．华北科技学院，北京 东燕郊 101601) 摘 要：本文根据毛细现象，提出向落煤喷洒活性剂溶液，降低和延缓落煤瓦斯涌出的新方法，通过实验室 初步试验，证实了该理论的正确性。实验得出经过喷洒过的颗粒煤瓦斯涌出量降低10％～40％，对治理瓦 斯超限具有一定的实用价值。 关键词：活性剂；瓦斯涌出量；解吸瓦斯压力 中图分类号：TD712 ．53 文献标识码：A 文章编号：1672—7169(2007)04—0001—05 引言 5O～60年代国内外已进行较多研究[1,2,3]，21世 实际采掘过程表明，将煤从煤壁采落的一段 纪众多科研工作者对此也进行了深入的研 时间内(一般O～2O分钟)是采掘工作面瓦斯超限 究 ．5 J，目前该方法也逐渐成为煤矿防治瓦斯灾 和瓦斯爆炸的高发时期。同时根据对工作面瓦斯 害的技术途径之一。本文在上述思想提出的基础 涌出量来源统计分析可知，落煤释放的瓦斯往往 上，在实验室进行了表面活性剂降低颗粒煤瓦斯 占采掘工作面瓦斯涌出量的3O％～5O％，是一般 涌出量的初步实验研究。以期在实验室得到证实 工作面瓦斯浓度超限的主要原因之一。因而如何 和验证。 降低该部分瓦斯涌出是防治采掘工作面超限和瓦 l 表面活性剂降低瓦斯涌出量的机理 斯爆炸的主要途径之一。目前单独对落煤过程中 煤是一种多孔物质，如图 1。孔隙直径在 瓦斯涌出技术治理研究较少，大部分是直接对采 lOOA~75000,~(1A=10—10 m)之间，小于IOOA 掘过程中实行综合治理瓦斯，采取措施一是治本， 的孔隙属于微孔，主要构成煤中的吸附容积，这些 采取瓦斯抽放或者煤层注水等技术措施；二是采 孔隙组成了复杂的孔隙网络，其孔隙可看成一系 取治标，即增加采掘工作面通风量或者其他方法， 列的圆柱形孔，是瓦斯储存和释放的主要通道。 降低瓦斯超限。瓦斯抽放和煤层注水对于一定的 这些煤孔(如图2所示)虽然存在着不同的形态， 煤层条件，效果明显，但对于那些难抽煤层，同时 但可以认为瓦斯涌出过程实际上是甲烷气体在圆 具有一旦采落煤炭，瓦斯释放特别大的煤层，抽放 形孔隙中从高压逐渐向煤壁低压处的流动过程。 对瓦斯涌出的效果并不明显。针对上述现象，根 据采掘工作面瓦斯涌出以及煤矿普遍具有喷淋系 统的特点，提出在喷淋系统中加入表面活性剂，喷 洒落煤，阻止煤孔隙瓦斯释放，延缓落煤瓦斯涌 出，降低采掘工作面瓦斯涌出的技术途径。 利用表面活性剂湿润煤体，降低采掘过程煤 尘浓度，防治煤层自燃和煤与瓦斯突出在2O世纪 图1 煤孔隙树枝状分布图 ① 收稿日期：2007—09—12 ② 作者简介：程五一(1963一)，男，陕西三原人，博士，中国地质大学(北京)工程技术学院教授。 1 第4卷 第4期 华北科技学院学报 2007年10月 式中 y为与该活性剂液体的饱和蒸汽平衡 的固体表面张力，7SL为固一液之间的界面张力，