注入热活化过硫酸钠溶液增透松软低渗煤层的试验研究
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摘要: 煤层注水具有防突降尘、预防煤层自燃和冲击地压等作用，为提高煤层低压注水综合消突作用，增大煤层透气性，以河南省耿村煤矿13230综放工作面为工程背景，选取局部区域注50 ℃过硫酸钠(SPS)溶液进行化学增透后测定煤层透气性和瓦斯抽采纯量。使用Kruss DSA25光学测量仪测量煤样表面接触角θ，以考察SPS溶液质量分数、活化温度对煤样润湿性的影响，优选50 ℃作为SPS溶液的最佳活化温度;采用等温吸附实验测定煤样吸附常数a，b值，使用压汞实验测试孔隙特性并用分形理论计算孔隙粗糙度，采用扫描电子显微镜观察煤样表面形貌变化，采用TOC分析仪对返排液进行总有机碳(TOC)测试。分析结果表明：升温可有效活化SPS产生具有强氧化性能的硫酸根自由基(SO-4·)、并氧化水生成羟基自由基(·OH)，质量分数为1%的50 ℃活化SPS溶液可将耿村煤样的接触角θ由106.80°降低至45.05°，接触角下降57.82%，显著改善煤样的润湿性，增强煤表面与注水溶液的作用;耿村矿13230工作面注活化过硫酸钠溶液后煤样对瓦斯的吸附能力显著降低，吸附常数a值下降17.27%，吸附常数b值下降37.39%，煤样总孔容增加57.74%，孔隙率增加70.35%，中大孔孔容及孔容占比增大，微小孔的孔容及孔容占比减小，煤样的渗透容积增加、吸附容积减小;活化SPS溶液能将煤中占据或封堵孔道的部分小分子相物质氧化溶出，使得孔裂隙得到延伸和疏通，同时使煤表面出现新的微裂纹，改善煤体内孔隙连通性。耿村矿13230工作面在注活化SPS溶液后其单孔瓦斯抽采纯量提高137.14%，达到8.3 L/min;瓦斯体积分数及煤层透气性系数分别提高220%,1 650%，达到32%，0.101 5 m2/(MPa2·d);钻孔瓦斯流量衰减系数降低83.48%，低至0.011 5 d-1，煤层瓦斯抽放难易程度由较难抽放水平提升为可以抽放水平，增透效果显著。
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期刊类型引用(3)
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百度学术
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