[發明專利]一種煤層注水用滲透劑

有效

• 申請號: 201110191441.0
• 申請日: 2011-07-11
• 公開（公告）號: CN102337103A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 程衛民;聶文;周剛;陳連軍;亓玉棟;吳立榮;楊俊磊;崔向飛;張孝強;馬有營
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C09K3/22
• 分類號: C09K3/22;E21F5/06
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及一種煤層注水用化學添加劑，尤其涉及一種煤層注水用滲透劑。

背景技術

煤層注水是煤礦防治多種災害的重要技術手段，通過煤層注水可有效地降低煤體破碎時的產塵量，防止沖擊礦壓、煤與瓦斯突出災害的發生，并通過增大煤體的導熱系數，降低煤體溫度，預防煤層自然發火。另外，煤層注水可以軟化堅硬煤體，使回采速度加快，提高產煤量和效率。煤層注水時，首先是水在壓力作用下，沿煤體裂隙和大孔隙的滲透過程，繼而是水在毛細管力和表面現象等物理化學作用下進行的自運動。從滲流理論和表面物理化學理論可知，液體要真正的潤濕煤體主要取決于液體和煤體本身的性質。在液體性能上，體現表面活性劑潤濕能力的主要參數是表面張力，表面張力越低，越易于鋪展，潤濕能力越強。在煤層注水工藝中，煤體是不可改變的，因此需降低水的表面張力以提高注水量。多年的煤層注水實踐證明，由于水的表面張力較大，很難滲透進一些低滲透率煤層，所以注水效果較差。

煤炭表面改性劑是通過吸附表面活性劑形成親水基向外的吸附層而改善其潤濕性能。凡在低濃度范圍內，能使溶液的表面張力顯著降低，并使溶質在表面上濃度較內部濃度大的物質，稱為表面活性劑。表面活性劑有兩個共同特點，一是化學結構上的兩親分子，即分子的一端親水，稱為親水極性基，另一端親油或親氣，稱為憎水的非極性基；二是溶液表面層狀態上分子的定向排列，即親水的一端插入水中，憎水的一端伸向空氣。由于兩親，它們能盡量覆蓋水氣表面以降低水的表面張力；由于分子定向排列，一定的表面層內才能容納更多的分子，使表面張力降至最低。通過配置由不同表面活性劑構成的滲透劑，可以降低水的表面張力，改善水的潤濕、滲透等性能，由此可達到增加煤層注水的潤濕半徑、擴大注水面積并提高注水量和注水速度。因此應該使用降低水表面張力能力最強的、效率最高的表面活性劑作為煤層注水用滲透劑。

經對現有技術的文獻檢索發現，李滿在專利CN101457137中公開了一種煤塵抑制劑，該煤塵抑制劑的主要化學成分為烷基酚醚（碳鏈長度為8-9，EO聚合度為10-15）以及十二烷基苯和AES（脂肪醇聚氧乙烯醚）。在煤層注水過程中，添加該煤塵抑制劑，可增強水的滲透能力，明顯縮短煤層注水時間，有效改善注水效果，降低采煤作業環境的煤塵濃度。但是，在應用此類藥劑控制較高變質程度的煤塵時，往往效果欠佳。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，旨在提供一種可降低水的表面張力，提高水對煤層滲透和潤濕能力的煤層注水用滲透劑，以提高注水量，降低煤礦事故的發生概率。

本發明所述煤層注水用滲透劑的組成為：按質量百分比計，其包括以下組分：0.01%-0.10%的十二烷基磺酸鈉、0.01%-0.10%的磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0.01%-0.10%的十二烷基甜菜堿、0.01%-0.10%的油酰甲胺乙磺酸鈉和0.1%-1.0%的氯化鈣，余量為水。

上述煤層注水用滲透劑的優選組成為：按質量百分比計，其包括以下組分：0.03%-0.05%的十二烷基磺酸鈉、0.02%-0.03%的磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0.02%-0.03%的十二烷基甜菜堿、0.04%-0.06%的油酰甲胺乙磺酸鈉和0.4%-0.5%的氯化鈣，余量為水。

本發明具有以下有益的技術效果：

本發明所提供的煤層注水用滲透劑，其中的十二烷基磺酸鈉、磺基琥珀酸二異辛脂鈉、十二烷基甜菜堿和油酰甲胺乙磺酸鈉都是具有表面活性的物質，溶于水后，大大降低了水的表面張力；此外，由于Ca²⁺離子的存在，能夠通過鹽效應進一步增強滲透劑水溶液的濕潤性；在水中添加少量該滲透劑并達到使用濃度后，可以有效解決煤層不易被水濕潤、滲透的難題，提高了煤層注水的效率，使煤層注水量、潤濕半徑和注水速度分別得到不同程度的提高，有效降低了工作面煤塵的產生量，消除了事故隱患，并提高了采煤效率。

具體實施方式

以下將結合具體實施例，對本發明作進一步的詳細說明：

實施例1

在99.35g水中添加0.01g十二烷基磺酸鈉、0.1g磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0.1g十二烷基甜菜堿、0.04g油酰甲胺乙磺酸鈉和0.4g氯化鈣，常溫下攪拌30分鐘，即得煤層注水用滲透劑。

實施例2

在98.87g水中添加0.1g十二烷基磺酸鈉、0.01g磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0.01g十二烷基甜菜堿、0.1g油酰甲胺乙磺酸鈉和1.0g氯化鈣，常溫下攪拌50分鐘，即得煤層注水用滲透劑。

實施例3