瓦斯氛围下煤水固液接触特征

TD712; 为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制,搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统,测试了CZ(山西成庄矿无烟煤)及DW(陕西大湾矿烟煤)2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化,结合煤表面形貌测试、低压CO2吸附试验及XRD试验分析了瓦斯氛围下煤水接触角的变化规律.结果 表明,随着气体压力的增加,煤润湿角逐渐增加,但在吸附性气体环境中,煤润湿角增加幅度更为明显,在0～2 MPa,CZ煤样的润温角由72.99°增加到106.90°,从亲水性润湿过渡为中性润湿,最终转变为疏水性润湿,而DW煤样的润湿角由61.23°增加到85.14°,始终为亲水性润湿.分析认为,煤对甲烷的吸附能力是影响煤...

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Published in煤炭学报 Vol. 47; no. 1; pp. 323 - 332
Main Authors 魏建平, 王洪洋, 司磊磊, 席宇君
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000 2022
河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000
河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作454000%河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000
Subjects
润湿性;瓦斯氛围;环境压力;表面形貌;吸附特性
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.YG21.1707

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Abstract TD712; 为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制,搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统,测试了CZ(山西成庄矿无烟煤)及DW(陕西大湾矿烟煤)2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化,结合煤表面形貌测试、低压CO2吸附试验及XRD试验分析了瓦斯氛围下煤水接触角的变化规律.结果 表明,随着气体压力的增加,煤润湿角逐渐增加,但在吸附性气体环境中,煤润湿角增加幅度更为明显,在0～2 MPa,CZ煤样的润温角由72.99°增加到106.90°,从亲水性润湿过渡为中性润湿,最终转变为疏水性润湿,而DW煤样的润湿角由61.23°增加到85.14°,始终为亲水性润湿.分析认为,煤对甲烷的吸附能力是影响煤润湿角的主要原因.煤吸附甲烷后,在煤表面形成气膜,特别是在高压条件下,煤孔隙中的游离气体也会阻碍水对煤的润湿.而且吸附甲烷后,煤表面自由能降低,表面状态更加稳定,致使润湿性进一步减弱.气液竞争吸附也是影响煤水润湿性减弱的原因之一.进一步的,无烟煤的表面更加粗糙且具有更加发育的微孔结构,致使其具有较高的表面自由能,对甲烷的吸附能力更强,这是造成无烟煤在甲烷氛围下其润湿角变化更为明显的重要因素.此外,煤中矿物质可以影响煤的瓦斯吸附能力及表面润湿特性,也是影响含瓦斯煤润湿角的重要因素.
AbstractList TD712; 为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制,搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统,测试了CZ(山西成庄矿无烟煤)及DW(陕西大湾矿烟煤)2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化,结合煤表面形貌测试、低压CO2吸附试验及XRD试验分析了瓦斯氛围下煤水接触角的变化规律.结果 表明,随着气体压力的增加,煤润湿角逐渐增加,但在吸附性气体环境中,煤润湿角增加幅度更为明显,在0～2 MPa,CZ煤样的润温角由72.99°增加到106.90°,从亲水性润湿过渡为中性润湿,最终转变为疏水性润湿,而DW煤样的润湿角由61.23°增加到85.14°,始终为亲水性润湿.分析认为,煤对甲烷的吸附能力是影响煤润湿角的主要原因.煤吸附甲烷后,在煤表面形成气膜,特别是在高压条件下,煤孔隙中的游离气体也会阻碍水对煤的润湿.而且吸附甲烷后,煤表面自由能降低,表面状态更加稳定,致使润湿性进一步减弱.气液竞争吸附也是影响煤水润湿性减弱的原因之一.进一步的,无烟煤的表面更加粗糙且具有更加发育的微孔结构,致使其具有较高的表面自由能,对甲烷的吸附能力更强,这是造成无烟煤在甲烷氛围下其润湿角变化更为明显的重要因素.此外,煤中矿物质可以影响煤的瓦斯吸附能力及表面润湿特性,也是影响含瓦斯煤润湿角的重要因素.
Author 司磊磊
魏建平
王洪洋
席宇君
AuthorAffiliation 河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000;河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作454000%河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000
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IngestDate Thu May 29 04:05:50 EDT 2025
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Issue 1
Keywords 润湿性;瓦斯氛围;环境压力;表面形貌;吸附特性
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Publisher 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454000
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Title 瓦斯氛围下煤水固液接触特征
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