采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (5): 1033-1040.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0149

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瓦斯抽采钻孔动态密封黏液型材料实验研究

张超, 延婧,  树刚, 江丙友, 翟成, 倪冠华, 包若羽   

  1. 1.西安科技大学安全工程学院陕西   西安   710054; 2.西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西   西安   710054; 3.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室 , 江苏   徐州   221116; 4.应急管理部信息研究院 , 北京   100029
  • 出版日期:2022-09-15 发布日期:2022-11-16
  • 通讯作者: 张超 E-mai1:zc@xust.edu.cn Te1:13165733738
  • 作者简介:张超( 1986— ) ,男 ,山西省长治市人 ,教授 ,博士生导师 ,从事矿井瓦斯防治方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(51974241 ,52174203) ;国家自然科学基金重点项目(51734007);国家自然科学基金青年基金项目(52104222)

Experimental study on dynamic sealing of mucilage material in gas extraction borehole

  • Online:2022-09-15 Published:2022-11-16

摘要: 为解决动态密封方法中现有黏液材料无法有效封堵煤岩漏气通道的问题 ,本文对纳基膨润 土进行了改性研究 。以纳基膨润土为基料 ,选取黏合剂竣甲基纤维素纳(CMC) 、保水剂聚丙烯酰 胺(PAM)和表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸纳(MES) 作为添加剂 ,研制出一种能与煤壁紧密结合的动态密封黏液型材料 。通过单因素实验分别考察了表面活性剂掺量、保水剂掺量及水料比的变化 对材料黏度及流动性的影响 , 掌握了各因变量随自变量的变化趋势 。在此实验基础上 ,根据正交 实验原理设计了三因素三水平 17 组配比实验 ,对 17 组实验所得黏液的黏度进行了统计 ,根据 30 min内所得材料黏度值进行拟合与回归性分析 ,得到了拟合二次回归方程 。其次 ,通过方差分析、 等高线分析及响应曲面分析判断出各因素交互性对实验结果的显著性 ,分析表明 3 因素显著性排 序为:保水剂+水料比+表面活性剂 。最后 ,利用 Design-Expert软件得出黏液材料的最佳配比为:表 面活性剂 4%,保水剂 0.8%,水料比 10 :1 。为验证动态密封黏液型材料的高效性 ,选取漳村煤矿 进行现场实验 ,并对 30 天内瓦斯抽采数据进行统计分析 。实验表明:试验孔瓦斯抽采浓度比传统 黏液材料封孔提高了 24.57%, 瓦斯抽采时间延长了 1.5 倍 , 瓦斯抽采流量得到显著提升 ,达到了煤矿瓦斯高效抽采的目的。

中图分类号: