煤炭学报

作者：柳先锋, 李闯, 聂百胜, 何学秋, 贾雪祺, 何承毅, 韩涵,

关键词：酸性环境, 纳米流体, 增润, 瓦斯解吸, 含氧基团,

添加纳米流体可改变煤体化学结构进而增润煤体影响瓦斯解吸过程。为探究酸性SiO2纳米流体对煤粉增润机理和对瓦斯解吸的作用规律，试验配置了不同质量浓度和pH的酸性SiO2纳米流体改性煤样，利用接触角测量试验从宏观角度探究酸性SiO2纳米流体作用对煤体润湿性的影响，采用甲烷解吸动态试验系统，研究不同pH及不同SiO2纳米流体质量浓度的浸润溶液作用时改性煤样甲烷解吸规律；使用傅立叶红外光谱分析仪和扫描电镜从微观角度分析酸性SiO2纳米流体对煤粉的增润机理及煤体瓦斯解吸促进机制。结果表明：选取合适的质量浓度的SiO2纳米流体和弱酸性环境对煤体增润强化效果具有促进作用，浸润溶液处于SiO2纳米流体质量浓度为2.0%、pH为3的弱酸性环境时，测量接触角为25.2°，与原煤接触角相比减小74.5°；瓦斯解吸量由6.9607 mL/g增加至13.2794 mL/g；且伴随着试验中弱酸酸性环境的增强和SiO2纳米流体质量浓度的增加，接触角逐渐减小，煤体由疏水性逐渐向亲水性转变，润湿作用效果增强，瓦斯解吸促进作用增强；含氧官能团作为影响煤体润湿性的主要基团，其吸收峰总面积与煤水接触角呈负相关关系、与煤体瓦斯解吸量和瓦斯解吸率呈正相关关系；且在不同条件下的改性煤样表面形貌也发生了变化。合理选择酸性SiO2纳米流体浸润煤体，可增强煤体润湿性，易于实现煤尘高效降除，促进瓦斯解吸过程，强化瓦斯抽采效果。

来源：2025年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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