表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究

煤炭资源开采过程中,与煤伴生的瓦斯异常涌出可能会导致严重的瓦斯超限,引发煤矿瓦斯灾害或温室效应等问题。已有诸多研究表明煤层注表面活性剂溶液是有效且重要的治理瓦斯手段之一。表面活性剂与气体混合易产生稳定泡沫,关于泡沫性能对瓦斯解吸影响相关研究较少,本文研究表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释规律的影响。选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和烷基糖苷(APG0810)2种表面活性剂进行试验,测定溶液表面张力、黏度、发泡性、稳定性及泡沫形态。利用自行研制的试验装置开展表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释效应影响的试验研究。试验结果表明:随着表面活性剂质量分数增加,液体表面张力起初降低幅度较大,发泡率有明显升高现象,稳泡性也逐渐增强。接近临界胶束浓度时降低幅度减缓,发泡性和稳泡性升高趋势变得平缓。表面活性剂质量分数为0.15%时,在注入空气后SDBS和APG0810发泡高度分别为44 mm和40 mm,且SDBS泡沫半衰期最大为786.5 s。溶液泡沫发泡率和半衰期与其对甲烷缓释效应相关度较大,相同质量分数下SDBS对甲烷的缓释效果普遍优于APG0810,表面活性剂溶液质量分数0.15%时,10 min内APG0810和SDBS对瓦斯缓释率分别约为37.4%和12.7%,2 h内SDBS对瓦斯缓释率仍有约50.84%。研究为探究表面活性剂抑制煤中甲烷解吸及其机理提供一个新的角度,可为矿井瓦斯防治,煤炭绿色开采提供一定的理论支撑。

浅埋煤层群裂隙演化规律及组合承载结构载荷研究

浅埋煤层群高强度开采导致承载岩层破断形成组合承载结构,使覆岩裂隙分布形态复杂化,并对地表造成严重损害。为了研究浅埋煤层群开采覆岩裂隙演化规律与承载岩层承载结构关系及承载岩层保持稳定的支架工作阻力,以陕西北部神府矿区韩家湾煤矿2-2和3-1煤开采为研究背景,通过现场观测及相似模拟试验得到煤层群开采裂隙演化规律、承载岩层组合承载结构及两者相互关系,采用理论计算的方法建立了组合承载结构力学模型,研究组合承载岩层保持稳定的支架工作阻力。研究表明,煤层群开采覆岩裂隙演化过程可划分为4个阶段,分别为上煤层开采快速增长阶段、上煤层开采平稳增长阶段、下煤层开采快速增长阶段、下煤层开采稳定增长阶段;不同承载结构导致地表产生不同的裂隙演化形态及沉降特征,“台阶岩梁”结构地表产生台阶下沉,“铰接岩梁”结构地表产生连续下沉;通过地表沉降形式可间接判断上煤层承载岩层破断结构,由层间岩层充填率和采高得到了下煤层承载岩层破断结构,并揭示了浅埋煤层群开采承载岩层破断组合结构分为“台阶-铰接”结构、“铰接-铰接”结构、“铰接-台阶”结构、“台阶-台阶”结构的组合形态。由承载岩层破断组合结构建立了浅埋煤层群开采承载岩层承载结构力学模型,得到了承载岩层保持稳定支架工作阻力的计算方法,并得到了现场实测结果验证。

厚煤层采空区定向孔分域抽采研究及应用

为提高厚煤层采空区定向钻孔的瓦斯抽采效率,针对山西某高瓦斯矿井采煤工作面,采用理论分析和FLUENT数值模拟相结合的方法研究采动裂隙分域演化特性,提出覆岩裂隙场分域准则,确定定向钻孔布置区域与核心抽采布置范围,并在采空区现场开展定向钻孔分域抽采瓦斯试验。结果表明:破断裂隙密集区内,岩层断裂穿层裂隙发育较明显、瓦斯聚集显著,且钻孔稳定性高,是布置定向钻孔的最佳区域;并将与回风巷中心线水平距离3~13 m,与煤层顶板垂直距离10~18 m的区域设定为核心抽采区域。定向钻孔分域抽采试验中,单孔抽采瓦斯体积分数平均提升22.355%,单孔瓦斯抽采纯量平均提升1.295 m 3/min,该结论验证了厚煤层采空区定向钻孔分域抽采方法的实用性与合理性。

基于高压水射流的超细煤粉制备技术及其影响因素研究

基于高压水射流技术采用空化射流磨对不同粒径的煤样进行了破碎,从破碎后煤样的粒径分布、比表面积及形貌特征等方面研究了不同粒径的原煤样在不同射流压力下的破碎效果。试验结果表明,空化射流磨能在很短的时间内制备出粒径小于8μm且粒径分布非常窄的超细煤粉。射流压力和进料尺寸对射流磨的破碎性能有着重要影响,即射流压力越大,产物中超细煤粉的质量分数越大,其边角越圆滑且产物粒径分布也越窄;进料尺寸越大,射流磨的破碎效率越高。

油井套管对工作面矿压显现规律的影响

针对双马煤矿4^-1煤层I0104105综采工作面开采过程由废弃石油井所引发的一系列矿压显现问题,运用理论分析、相似材料模拟试验及现场实测的方法,对无套管和有套管2种情况下工作面矿压显现规律进行探究。以工作面覆岩结构及工作面液压支架承载力为研究对象,详细分析了覆岩破断规律和工作面周期来压规律。研究结果表明:无套管工作面周期来压强度低,顶板回转变形接触底板,形成支架-直接顶-底板铰接结构,降低了工作面支架阻力;有套管工作面中套管对覆岩有锚固作用,周期来压强度高、步距大,顶板回转变形没有接触底板,矿压显现较剧烈。在接近套管时液压支架阻力出现峰值,比无套管工作面高9.4%。

浅析高校实验教学存在的问题及改革趋势

实验教学是高校培养学生将理论知识应用于解决实际工程问题的重要渠道,对提高学生知识转化能力和创新能力起着非常重要的作用。本文在分析我国高校实验教学中存在问题的基础上提出了实验教学需要改进的几点建议。

低成本土壤混合物抗压强度分析

为探究土壤混合物结构强度,在土壤中添加竹杆、编织袋碎屑、石灰等材料制作10 cm×10 cm×10 cm等规格的试件,进行抗压性能试验研究,分析影响混合物结构强度的关键因素。结果表明:黄土-竹杆混合物的抗压强度比单一黄土混合物抗压强度低,单一黄土混合物抗压强度比黄土-编织袋碎屑混合物低;不同介质的混合材料强度取决于2种材料之间的粘结关系,粘结性越好,则材料强度越高。单一黄土试件强度低于包裹编织袋黄土试件强度,说明同一介质结构物抗压强度同样取决于物质之间的粘结性,该试验探究的结果可为高成本材料试验提供借鉴。

高湿环境下高硫煤低温氧化特性试验

模拟采空区遗煤高湿环境,选取低自燃性无烟煤并向其添加不同比例的黄铁矿,配制成不同硫含量的混合煤样,采用XK型程序升温试验系统、TD-1200型真密度仪测试了高湿环境下煤样低温氧化过程中的耗氧速率、CO产生规律及孔隙率等煤自燃特性参数。试验结果表明,高湿环境下,硫对煤自燃的促进作用并不随着煤样硫含量的增加而持续增大,过量的硫对煤自燃有一定的抑制性,硫含量为5%时,煤样自燃性最大,为高硫煤层自燃火灾防治工作提供理论依据。