專利名稱：一種煤層注水用滲透劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤層注水用化學(xué)添加劑，尤其涉及一種煤層注水用滲透劑。
背景技術(shù)：
煤層注水是煤礦防治多種災(zāi)害的重要技術(shù)手段，通過(guò)煤層注水可有效地降低煤體破碎時(shí)的產(chǎn)塵量，防止沖擊礦壓、煤與瓦斯突出災(zāi)害的發(fā)生，并通過(guò)增大煤體的導(dǎo)熱系數(shù)， 降低煤體溫度，預(yù)防煤層自然發(fā)火。另外，煤層注水可以軟化堅(jiān)硬煤體，使回采速度加快，提高產(chǎn)煤量和效率。煤層注水時(shí)，首先是水在壓力作用下，沿煤體裂隙和大孔隙的滲透過(guò)程， 繼而是水在毛細(xì)管力和表面現(xiàn)象等物理化學(xué)作用下進(jìn)行的自運(yùn)動(dòng)。從滲流理論和表面物理化學(xué)理論可知，液體要真正的潤(rùn)濕煤體主要取決于液體和煤體本身的性質(zhì)。在液體性能上， 體現(xiàn)表面活性劑潤(rùn)濕能力的主要參數(shù)是表面張力，表面張力越低，越易于鋪展，潤(rùn)濕能力越強(qiáng)。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(shí)踐證明，由于水的表面張力較大，很難滲透進(jìn)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(guò)吸附表面活性劑形成親水基向外的吸附層而改善其潤(rùn)濕性能。凡在低濃度范圍內(nèi)，能使溶液的表面張力顯著降低，并使溶質(zhì)在表面上濃度較內(nèi)部濃度大的物質(zhì)，稱為表面活性劑。表面活性劑有兩個(gè)共同特點(diǎn)，一是化學(xué)結(jié)構(gòu)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(tài)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(nèi)才能容納更多的分子，使表面張力降至最低。通過(guò)配置由不同表面活性劑構(gòu)成的滲透劑，可以降低水的表面張力，改善水的潤(rùn)濕、滲透等性能，由此可達(dá)到增加煤層注水的潤(rùn)濕半徑、擴(kuò)大注水面積并提高注水量和注水速度。因此應(yīng)該使用降低水表面張力能力最強(qiáng)的、效率最高的表面活性劑作為煤層注水用滲透劑。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，李滿在專利CN101457137中公開(kāi)了一種煤塵抑制劑，該煤塵抑制劑的主要化學(xué)成分為烷基酚醚(碳鏈長(zhǎng)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(guò)程中，添加該煤塵抑制劑，可增強(qiáng)水的滲透能力，明顯縮短煤層注水時(shí)間，有效改善注水效果，降低采煤作業(yè)環(huán)境的煤塵濃度。 但是，在應(yīng)用此類藥劑控制較高變質(zhì)程度的煤塵時(shí)，往往效果欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，旨在提供一種可降低水的表面張力，提高水對(duì)煤層滲透和潤(rùn)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(fā)生概率。本發(fā)明所述煤層注水用滲透劑的組成為按質(zhì)量百分比計(jì)，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(yōu)選組成為按質(zhì)量百分比計(jì)，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(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果
本發(fā)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(zhì)，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(guò)鹽效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)滲透劑水溶液的濕潤(rùn)性；在水中添加少量該滲透劑并達(dá)到使用濃度后，可以有效解決煤層不易被水濕潤(rùn)、滲透的難題，提高了煤層注水的效率，使煤層注水量、潤(rùn)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(chǎn)生量，消除了事故隱患，并提高了采煤效率。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明 實(shí)施例1
在99. 35g水中添加0. Olg十二烷基磺酸鈉、0. Ig磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0. Ig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(shí)施例2
在98. 87g水中添加0. Ig十二烷基磺酸鈉、0. Olg磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0. Olg十二烷基甜菜堿、0. Ig油酰甲胺乙磺酸鈉和l.Og氯化鈣，常溫下攪拌50分鐘，即得煤層注水用滲透劑。實(shí)施例3
在99. 41g水中添加0. 03g十二烷基磺酸鈉、0. 02g磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0. 03g十二烷基甜菜堿、0. Olg油酰甲胺乙磺酸鈉和0. 5g氯化鈣，常溫下攪拌30分鐘，即得煤層注水用滲透劑。實(shí)施例4
在99. 74g水中添加0. 05g十二烷基磺酸鈉、0. 03g磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0. 02g十二烷基甜菜堿、0. 06g油酰甲胺乙磺酸鈉和0. Ig氯化鈣，常溫下攪拌60分鐘，即得煤層注水用滲透劑。實(shí)施例5
在99. 35g水中添加0. Olg十二烷基磺酸鈉、0. Ig磺基琥珀酸二異辛脂鈉、0. Ig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。將實(shí)施例1-5所示的煤層注水用滲透劑以及目前市場(chǎng)上常用的滲透劑A在星村煤礦采煤工作面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，通過(guò)安裝在注水管路上的流量計(jì)讀數(shù)測(cè)量單孔注水量和單孔注水速度，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)打鉆孔觀測(cè)煤體濕潤(rùn)程度測(cè)量潤(rùn)濕半徑，結(jié)果如表1所示
表權(quán)利要求
1.一種煤層注水用滲透劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層注水用滲透劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，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。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤層注水用滲透劑，所述滲透劑的組成為，以質(zhì)量百分比計(jì)，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。本發(fā)明煤層注水用滲透劑可有效解決煤層不易被水濕潤(rùn)、滲透的難題，提高煤層注水的效率，使煤層的注水量、潤(rùn)濕半徑和注水速度大大提高，有效降低了工作面煤塵的產(chǎn)生量，消除了事故隱患，并提高了采煤效率。
文檔編號(hào)E21F5/06GK102337103SQ20111019144
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者亓玉棟, 吳立榮, 周剛, 崔向飛, 張孝強(qiáng), 楊俊磊, 程衛(wèi)民, 聶文, 陳連軍, 馬有營(yíng) 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)