表面活性剂降低瓦斯涌出强度的性能指标研究

瓦斯危害严重威胁着煤矿的安全生产,目前瓦斯综合治理技术相对比较单一。通过对表面活性剂表面张力、临界胶束浓度及溶液对煤体接触角的理论及实验分析,得到表面活性剂的性能指标。     

在井下温度合成瓦斯水合物的实验

通过实验研究了利用模拟瓦斯气体在井下温度和中高压的条件下合成瓦斯水合物。采用以实验为主，理论分析和计算机模拟相结合的研究方法，目的在于找出压力、温度及表面活性剂对水合物生成过程的影响。在井下温度和中高压的条件下，采用合适的表面活性剂及一定配比成功合成了瓦斯水合物。得出的结论是：表面活性剂在溶液中形成胶束后很大程度上可增加瓦斯气体的溶解度；与压力相比。温度对水合物的影响更重要：在气一液界面先合成的水合物有利于剩余水合物的合成。     

瓦斯水合物在煤-表面活性剂溶液体系中的生成

利用自制水合物实验装置研究了温度为15.3～25.4℃、压力为0.41～24.72 MPa条件下4组煤-表面活性剂溶液体系中瓦斯水合物的生成过程,得到水合物生成的热力学参数,运用气体水合物生成速率理论对实验数据进行了计算.结果表明:表面活性剂的加入促进了水合物的生长,水合物的生成速度与表面活性剂的种类、浓度有关,不同种类的表面活性剂溶液虽然其浓度相同,但诱导时间和生成速度均有很大差异.对煤-气界面水合物不规则生长的现象进行了分析,认为表面活性剂的存在使煤体表面产生了促进水合物生成的吸附层.     

表面活性剂对瓦斯水合物生成诱导时间影响

为了揭示表面活性剂在瓦斯水合物生成过程的促进作用规律,利用可视化水合物实验设备,研究了5组表面活性剂溶液体系(T40,1.0×10-3 mol·L-1;T80,1.0×10-3 mol·L-1;T40/T80,1.0×10-3 mol·L-1;SDS,10.0×10-3 mol·L-1;SDBS,2.0×10-3 mol·L-1)中瓦斯水合物的生成过程,运用直接观测法测定了水合物生长的广义诱导时间,结合建立的水合物诱导时间模型对实验数据进行了计算和分析.结果表明:表面活性剂的加入降低了溶液的表面张力,促进了烷烃类气体溶解,加快了晶核形成过程,缩短了水合物生成的诱导时间.该成果对运用水合物技术储运瓦斯具有一定理论价值.     

瓦斯水合物在含煤表面活性剂溶液中生成影响因素

为促进瓦斯水合物快速生成以预防煤与瓦斯突出,利用可视化实验系统,进行了14.3～25.4 ℃和18.66～26.70 Mpa条件下三种含煤表面活性剂溶液体系中瓦斯水合物生成过程的实验研究,得到了生成过程的p-T-t关系.结合水合物生成速度和含气率等计算模型对实验数据进行了计算,并对计算结果和实验过程进行了分析.结果表明:表面活性剂的加入缩短了水合物生成诱导时间,提高了生成速度和含气率,合成的水合物样品含气率达到136～150;多孔介质(煤)的存在对水合物的生成有较小的延缓;记忆效应对瓦斯水合物生成影响显著,在拥有水合物分解残余五面体环等结构的实验体系中,水合物生成诱导时间缩短10～20倍.     

煤矿瓦斯固化防突及低浓度瓦斯固化分离新技术

为防治煤矿瓦斯突出事故和分离低浓度瓦斯,研究了瓦斯水合机理,设计了可视化实验装置及3组含煤表面活性剂溶液系统（T40、T80、T40/T80）,依据瓦斯水合物的生成过程以及3种组分瓦斯气样在不同实验体系中水合化分离情况,采用色谱分析法,计算了CH4分离提纯浓度。结果表明：瓦斯气体在含煤表面活性剂溶液中生成较快;存在记忆效应的条件下,诱导时间可缩短至47min,生成速率可达2.33×10-5m3/h;CH4的体积分数分别为26%、39.8%和58.98%的三种气样,经一级瓦斯水合化分离后,CH4的体积分数可提高到40.6%、60.41%和80.41%。研究结果证实了利用水合机理防治煤矿瓦斯事故和分离低浓度瓦斯技术的可行性。     

第三组分对阴离子表面活性剂在液／固界面吸附的影响

实验研究了聚合物，碱，盐和其他表面活性剂等第三组分对阴离子表面活性剂－十二烷基苯磺酸钠和松木钠在液／固界面吸附的影响，实验结果用经验式或非均匀表面两阶段吸附等温方程式关联，计算结果和实验结果符合良好，并对实验结果进行了理论分析。     

表面活性剂对硫酸四氨合铜制备的影响

以硫酸铜和氨水为原料,制备硫酸四氨合铜水溶液。采用反向沉淀法,将硫酸四氨合铜水溶液加入到乙醇中得到硫酸四氨合铜粉体。主要研究了十二烷基三甲基氯化铵、司班-80和十二烷基氯化钠等作为表面活性剂,单独使用和复配使用对硫酸四氨合铜沉降速率和过滤速率的影响。实验结果表明:在反应温度为25℃,搅拌时间为0.5 h,搅拌速度为600 r/min,在反应溶液中添加表面活性剂后,硫酸四氨合铜沉降速率和过滤速率显著提高;适宜的表面活性剂为阳离子表面活性剂、复配表面活性剂。实验为改善硫酸四氨合铜的过滤和沉降性能提供了理论基础。     

煤层注水对七台河新兴矿钻孔瓦斯涌出初速度影响研究

钻孔瓦斯涌出初速度(q值)是预测煤与瓦斯突出的重要指标之一,因此降低钻孔瓦斯涌出初速度可以有效的解决瓦斯突出危险。通过对七台河新兴矿41061工作面进行深钻孔注纯水以及表面活性剂试验,得出:煤层注水中添加表面活性剂能够有效的抑制煤体中瓦斯的解吸速度,为解决新兴矿井的瓦斯突出问题做出了贡献。     

表面活性剂降低颗粒煤瓦斯涌出量初步实验研究

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.     

基于灰色系统理论的煤矿瓦斯涌出量预测研究

运用灰色理论建立巷道瓦斯涌出量的灰色模型,对矿井瓦斯涌出量进行预测预报。采用残差识别方法修正GM(1,1)模型进行瓦斯涌出量预测,预测精度更高。利用灰色灾变预测理论,对某矿矿井工作面瓦斯涌出资料进行分析、研究,建立煤矿瓦斯涌出量灰色预测模型,并对矿井瓦斯涌出量变化趋势进行预测。     

气体对阴离子表活剂压裂液破胶实验研究

阴离子表活剂压裂液是新型清洁压裂液,原油和地层水对其破胶机理与实验研究已相当充分,但气体对其破胶作用至今研究很少.为解决阴离子表活剂压裂液在压裂应用中的障碍,研究采用一套实用的实验流程,评价了天然气、氮气、二氧化碳三种常见气体对阴离子表活剂压裂液的影响.实验证明,三种不同的气体对阴离子表活剂压裂液的降粘幅度存在较大的差别,其中,二氧化碳气体对阴离子清洁压裂液降粘幅度最大,可使交联液体彻底破胶,天然气对阴离子型表活剂压裂液降粘幅度较小,氮气对阴离子压裂液的粘度几乎没有影响,氮气和天然气可以使液体泡沫化,从而有利于返排.实验结果为优化压裂设计提供了依据,可有效提高现场压裂施工成功率.     

气体对阴离子表活剂压裂液破胶实验研究

阴离子表活剂压裂液是新型清洁压裂液，原油和地层水对其破胶机理与实验研究已相当充分，但气体对其破胶作用至今研究很少。为解决阴离子表活剂压裂液在压裂应用中的障碍，研究采用一套实用的实验流程，评价了天然气、氮气、二氧化碳三种常见气体对阴离子表活剂压裂液的影响。实验证明，三种不同的气体对阴离子表活剂压裂液的降粘幅度存在较大的差别，其中，二氧化碳气体对阴离子清洁压裂液降粘幅度最大，可使交联液体彻底破胶，天然气对阴离子型表活剂压裂液降粘幅度较小，氮气对阴离子压裂液的粘度几乎没有影响，氮气和天然气可以使液体泡沫化，从而有利于返排。实验结果为优化压裂设计提供了依据，可有效提高现场压裂施工成功率。     

矿井瓦斯涌出量时间序列的分形特性分析

应用分形论中的R/S分析法对矿井瓦斯涌出时间序列进行分析。计算了时间序列的赫斯特指数、概率分布分形维数和轨迹分维数。讨论了它们在矿井瓦斯涌出预测中的指导意义。计算结果表明正常情况下矿井瓦斯涌出量的变化趋势具有很好的持久相关性，可以用分形论对其作出趋势预测；而发生火灾时，持久相关性不明显。但两种状态下的概率密度分布都满足分形分布；时间序列轨迹都具有明显的分形特性。     

水合物分离二氧化碳气体的研究

气体水合物是在一定的温度和压力下由气体分子填充水分子产生的晶格而形成的一种笼形晶体.这种水结晶体具有高密度的特性使其成为诸多基于气体水合物应用技术的基础.利用气体水合物生成的原理,将空气中的二氧化碳分离出来,并以气体水合物的形式储存在海洋深处.对二氧化碳气体水合物的生成过程和表面活性剂的促进作用进行了实验研究.选取十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、对甲苯磺酸(p-TSA)三种表面活性剂进行了二氧化碳气体水合物生成的促进研究,确定了促进气体水合物生成的机理与途径.结果表明:三种表面活性剂在一定的程度上都能缩短气体水合物生成的诱导时间,提高了气体水合物的生成速率.     

综采工作面的瓦斯涌出规律及涌出量的预测

根据综合机械采煤的特点和瓦斯流动理论,将瓦斯涌出源划分为煤壁(围岩)瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、采空区(残煤)瓦斯涌出及上下邻近层(未采分层)瓦斯涌出4个部分。针对现有回采工作面瓦斯涌出量预测计算方法存在的问题,以煤层瓦斯流动理论和实测数据分析为基础,系统的研究了综采工作面涌出源瓦斯的涌出规律,结合综合机械化采煤具有采、装、运连续作业的特点,分别对各瓦斯涌出源的瓦斯涌出量进行预测,进而建立了一种适应性范围广且准确率高的综采工作面瓦斯涌出量预测模型,对制定瓦斯防治方案,进而根治矿井瓦斯具有重要的实际意义。并且运用该模型对潞安集团新建的屯留矿进行了瓦斯涌出量的预测。     

氮气泡沫驱气体窜流特征实验研究

在泡沫驱提高油田采收率的过程中容易发生气体窜流现象。为了界定气窜时机和程度,提出产气率上升指数I_g;通过物理模拟实验,研究起泡剂浓度、注入方式、注入速度以及含油饱和度等参数对氮气泡沫驱气窜现象的影响。结果表明:表面活性剂可以增强液膜的强度,液膜排液作用降低了气窜现象的发生;使用泡沫发生器产生的泡沫质量优于段塞注入以及气液共注等方式,且不易发生气窜;注入速度越小,越容易发生气窜现象,但是注入速度超过一定值以后,泡沫的封堵能力趋于稳定;I_g=0.5为临界气窜点,超过临界气窜点,即发生气窜。     

钢铁联合企业煤气系统动态仿真

以钢铁联合企业煤气不平衡理论为基础,分析了富余煤气波动、分配和放散的特点,基于统计学方法建立了煤气系统动态数学模型,并以某钢铁联合企业煤气系统为背景,开发了调试简单的煤气仿真系统.实例仿真计算结果表明:优化分配改进算法能够缓解富余煤气的波动影响;仿真模型能方便地分析几种方案的优劣;通过调整设备参数可以调试理想柜容;采用混合调度能减少煤气放散和管网报警;转炉煤气柜并网运行可提高回收率20%左右;焦炉改造后,煤气柜容量扩大一倍才能实现近零放散.     

SnO2的微乳液法合成及其气敏性能测试

研究了由阴离子表面活性剂组成的微乳液在纳米材料合成中的应用,采用X射线衍射(XRD)检测了产物的晶体结构和粒径分布。结果表明,由十二烷基苯磺酸钠、正庚烷和正丁醇组成的微乳液所制得的SnO2具有四方结构。用该粉体制成厚膜型旁热式气敏元件,测试结果表明,在工作电压为5V时气敏元件对甲醇、乙醇、丙酮、正丙醇等有机溶剂的还原性气体具有很高的灵敏度,特别是对正丙醇有较好的选择性,可以检测空气中浓度低至5ppm的甲醇、乙醇、丙酮和正丙醇蒸气。所有气敏元件呈现随气体种类不同而变化的较好的灵敏度,可望用于制备价廉的对多种气体的浓度进行测定的气敏元件。