中国安全科学学报

作者：齐羽飞, 田林, 曹运兴

单位：1 河南理工大学 资源环境学院,河南 焦作 454000；2 河南省非常规能源地质与开发国际联合实验室,河南 焦作 454000

关键词：中高阶煤,润湿改性,气水运移,表面活性剂,瓦斯解吸

基金：国家自然科学基金重点项目资助(42230814); 国家科技重大专项课题(2016ZX05067006-002)

为解决深部煤层注水难度增大,涌出量抑制效果差的问题,基于煤层润湿改性的理论方法,使用润湿剂作用于含瓦斯煤体,抑制瓦斯解吸运移。采用润湿性极强的氟碳型FS-3100表面活性剂,开展含瓦斯煤解吸试验和压裂液驱替流动试验,测试润湿性对煤中气水运移过程的影响,探讨中高阶煤润湿改性对含瓦斯煤解吸效率及其流动能力的变化机制。研究结果表明:水中添加润湿剂,将水的表面张力降低至17.9 mN/m,煤水接触角仅有3~3.5°。润湿剂对煤体改性后,煤中瓦斯的解吸速率明显降低,新景和保德煤瓦斯解吸率分别降至46.08%和39.2%,相比于清水对瓦斯抑制效果分别增加8.4%和9.8%;煤体润湿改性后,新景煤样驱替流动率从8.59%提高至14.10%,保德煤样从10.65%提高至16.67%,煤体注水能力明显增强。润湿剂分子吸附于煤基质表面,降低煤水界面张力和煤体表面能,使水分子在煤体孔裂隙中流动的摩擦阻力减小,水分子能够浸润更小尺度孔隙,产生更强的水锁效应,最终抑制吸附于孔隙及煤表面的瓦斯解吸运移,形成瓦斯封堵作用。

来源：2025年第4期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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