煤炭学报

作者：魏建平, 王洪洋, 司磊磊, 席宇君,

关键词：润湿性, 瓦斯氛围, 环境压力, 表面形貌, 吸附特性,

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煤样的润湿角由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。

来源：2022年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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