摘要
煤层注水是一种广泛应用的源头湿式降尘措施，可有效降低矿井采掘过程中的粉尘浓度，但由于高阶煤变质程度深、表面亲水性差的特征以及具有较为发育的微小孔，导致煤层注水润湿效果较差，难以在煤层开采前均匀润湿煤体孔隙，而表面活性剂是一种双亲化合物，表面活性剂复配对煤样润湿性改善效果可以起到协同增效作用，有效降低溶液的分子间作用力，使煤样更容易被溶液润湿。复配表面活性剂溶液对高阶煤样润湿性的研究多集中在煤样表面润湿性方面，煤样孔隙润湿性研究内容存在不足，并且在实验研究方法上存在误差大、准确度低等问题。 为了研究复配表面活性剂对高阶煤孔隙的润湿效果，本文采用实验研究与数据分析相结合的方法，从孔隙润湿性的角度出发，以山西赵庄矿（ZZ）和贵州糯东矿（ND）的高阶煤为研究对象，选用4种不同的阴离子型和4种不同非离子型表面活性剂单体，对其进行煤样沉降实验以优选出3种单体试剂，将优选试剂按照1:1、1:2、2:1的比例进行复配，利用低场核磁共振技术（LNMR），进行低场核磁共振-溶液浸润煤样渗吸实验和低场核磁共振-加压注液实验，对复配表面活性剂溶液作用于煤样后孔隙润湿性的改善程度进行定量评价。 研究结果表明：在8种表面活性剂单体溶液煤样沉降实验中，ZZ、ND煤样在曲拉通X-100（X-100）、脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC-U）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液中的沉降速率较其他表面活性剂单体溶液效果显著，且在质量浓度为0.5％时各溶液中的煤样沉降速率开始有趋于缓和的变化，故将质量浓度为0.5％的X-100、JFC-U、SDBS单体溶液作为复配方案中的优选单体试剂。在9种表面活性剂溶液复配方案中，非离子表面活性剂JFC-U溶液与阴离子表面活性剂SDBS溶液按2:1复配溶液对于ZZ、ND高阶煤煤样孔隙的微小孔润湿率δt、孔隙水流动速率T2gm均有较好的表现，润湿性的改善效果最为显著。通过加压注液低场核磁共振测定实验，对JFC-U：SDBS=2:1的复配表面活性剂溶液以及蒸馏水在加压状态下的孔隙润湿效果进行定量评价，发现ZZ、ND煤样在复配溶液中较蒸馏水关于微小孔水分吸附平衡时间、润湿率以及整体孔隙水流动速率均得到明显提高。
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