瓦斯氛围下煤水固液接触特征
魏建平1
王洪洋2
司磊磊2
席宇君2
1.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000;河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作4540002.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000
摘要：为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制,搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统,测试了CZ(山西成庄矿无烟煤)及DW(陕西大湾矿烟煤)2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化,结合煤表面形貌测试、低压CO2吸附试验及XRD试验分析了瓦斯氛围下煤水接触角的变化规律.结果 表明,随着气体压力的增加,煤润湿角逐渐增加,但在吸附性气体环境中,煤润湿角增加幅度更为明显,在0～2 MPa,CZ煤样的润温角由72.99°增加到106.90°,从亲水性润湿过渡为中性润湿,最终转变为疏水性润湿,而DW煤样的润湿角由61.23°增加到85.14°,始终为亲水性润湿.分析认为,煤对甲烷的吸附能力是影响煤润湿角的主要原因.煤吸附甲烷后,在煤表面形成气膜,特别是在高压条件下,煤孔隙中的游离气体也会阻碍水对煤的润湿.而且吸附甲烷后,煤表面自由能降低,表面状态更加稳定,致使润湿性进一步减弱.气液竞争吸附也是影响煤水润湿性减弱的原因之一.进一步的,无烟煤的表面更加粗糙且具有更加发育的微孔结构,致使其具有较高的表面自由能,对甲烷的吸附能力更强,这是造成无烟煤在甲烷氛围下其润湿角变化更为明显的重要因素.此外,煤中矿物质可以影响煤的瓦斯吸附能力及表面润湿特性,也是影响含瓦斯煤润湿角的重要因素.
关键词：润湿性瓦斯氛围环境压力表面形貌吸附特性
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52004083)中原科技创新领军人才资助项目(204200510032)博士后创新人才支持计划资助项目(BX20200114)
论文发表日期：2022-01-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 323-332 )
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