本文關(guān)鍵詞：水力化措施中的水鎖效應(yīng)及其解除方法實(shí)驗(yàn)研究　出處：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著煤礦開(kāi)采強(qiáng)度的加大，瓦斯災(zāi)害事故日益凸顯，其約占煤礦事故總量的80%～90%。水力化措施是瓦斯治理的有效方法，然而外來(lái)水的侵入易造成水鎖效應(yīng)，水鎖效應(yīng)是抑制瓦斯抽采的不良因素，如何快速、有效地解除水鎖效應(yīng)已成為實(shí)現(xiàn)煤礦提高瓦斯抽采中亟待解決的重大問(wèn)題之一。 針對(duì)瓦斯抽采中的水鎖效應(yīng)這一科學(xué)問(wèn)題，本文利用實(shí)驗(yàn)方法從表面活性劑性能實(shí)驗(yàn)研究、飽和溶液狀態(tài)下煤樣液相滯留效應(yīng)的核磁共振研究、基于離心分離和煤水相自吸的水鎖解除評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)等方面探討利用表面活性劑解除水鎖效應(yīng)的可行性，提出利用煤層注水中添加表面活性劑來(lái)解除水鎖效應(yīng)，取得如下主要研究成果： 首先，分析了水鎖效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理。毛細(xì)管自吸作用和液相滯留效應(yīng)是導(dǎo)致水鎖傷害的主要原因；煤層物理性質(zhì)（主要包括孔隙結(jié)構(gòu)、滲透率、原始含水飽和度等）、流體界面張力、毛細(xì)管力、水侵入深度等是影響煤層水鎖效應(yīng)的重要因素；利用表面活性劑降低毛細(xì)管力，并確立了篩選標(biāo)準(zhǔn)：使溶液表面張力降低，使溶液在煤表面形成的接觸角增大或者不減小，使煤孔隙不會(huì)產(chǎn)生閉合、收縮現(xiàn)象，使液相滯留效應(yīng)降低或不增強(qiáng)。 其次，評(píng)價(jià)了表面活性劑的性能。表面活性劑達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，其對(duì)應(yīng)的濃度很小，降低溶液表面張力的效能不同；高分子CMC溶液在煤表面形成的接觸角比水的大，陰離子、陽(yáng)離子、非離子、兩性離子表面活性劑溶液在煤表面形成的接觸角比水的��；經(jīng)過(guò)飽和水處理后，煤樣的微孔孔容減少，小孔孔容、中孔孔容、大孔孔容、總孔容、平均孔徑皆增大；高分子CMC溶液可以顯著降低毛細(xì)管力，在較高變質(zhì)程度煤中使用可以將毛細(xì)管力變成瓦斯抽采的動(dòng)力。 再次，利用核磁共振方法研究了煤樣的液相滯留效應(yīng)。煤樣在飽和水狀態(tài)下所測(cè)的束縛流體飽和度比飽和高分子CMC溶液狀態(tài)下高；同等條件下，煤樣在飽和高分子CMC條件下，滯留在煤體中的水要少，液相滯留效應(yīng)微弱，水鎖效應(yīng)得到有效緩解；大孔孔容與束縛流體飽和度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，兩者之間的關(guān)聯(lián)模型為：Sl=-1827.11Vm+97.62。 最后，利用離心分離和煤水相自吸實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了水鎖效應(yīng)的解除效果。同等變質(zhì)條件下，離心單位質(zhì)量煤中的水比CMC溶液需要更大的離心力，單位質(zhì)量煤吸水量大于吸高分子CMC溶液的質(zhì)量；在高分子CMC表面活性劑溶液加入后，煤自吸作用得到減緩，使單位質(zhì)量煤樣吸水量-時(shí)間曲線上升趨勢(shì)更平緩，，具有防水鎖效果。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TD712

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