优化煤层注水效果：水对煤的临界表面张力测定研究

本文主要探讨了"水对煤润湿的临界表面张力测算研究"这一主题，着重于煤炭工业中的一个重要环节——提高煤层注水效率。作者刘水文和聂百胜来自中国煤炭科工集团常州自动化研究院以及中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院和国家重点实验室，他们针对成庄矿煤样进行了深入研究。 在研究过程中，作者首先阐述了水对煤的润湿过程，这是煤炭开采中关键的技术问题，因为良好的润湿性有助于改善煤层渗透性和开采的便捷性。他们选取了六种不同类型的水溶液进行实验，包括测定这些溶液的表面张力和它们与成庄矿煤样的接触角。表面张力是衡量液体分子间相互作用力的一个指标，它对润湿效果有直接影响。 通过Zisman方法，研究人员计算出了成庄矿煤样的临界表面张力，即当水的表面张力达到这个值时，煤样能够被完全湿润并展开。实验结果显示，肥皂水的表面张力最低，表明肥皂水对煤的润湿性能最优。而成庄矿煤样的平均临界表面张力为17.15 mN/m，这意味着任何表面张力低于此值的水都能有效润湿和铺展煤样。 对于那些表面张力高于17.15 mN/m的水，作者指出，随着其表面张力逐渐接近17.15 mN/m，其润湿效果会相应提高。这为优化矿井注水策略提供了科学依据，即选择接近临界表面张力的水溶液可以更有效地增强煤层的湿润状态，从而提升注水效率。 文章还强调了临界表面张力作为评价矿井水润湿煤效果的重要参数，它可以作为一项技术指标，帮助工程师们设计出更有效的注水方案，降低能耗，减少开采过程中的环境影响，并确保煤炭资源的高效开采。 这篇研究不仅揭示了水对煤的润湿特性，还提出了运用临界表面张力评估煤层注水效果的方法，对煤炭行业的实践操作和技术改进具有重要指导意义。通过理解和应用这些理论，煤炭开采行业可以提升生产效率，降低成本，同时兼顾环保责任。