温度影响煤表面自由能的实验研究

摘要

在煤的表面自由能和毛细管效应双重作用下,外液与煤接触后会发生吸附、铺展、毛细浸润以至形成水锁,从而延缓含瓦斯煤体的瓦斯解吸释放速度。利用XG-CAM动态接触角测量系统,采用Fowkes法及相应的理论模型,实验研究温度对煤的表面自由能的影响。结果表明:煤的表面自由能与温度之间除了正相关或负相关关系,还存在一个温度分界点。在温度分界点之前呈正相关,之后则呈负相关,二者之间可用二次函数来表征。煤的表面自由能是一个相对值,与渗透剂溶液即探测液、环境温度均有关系。对于相同的煤,相同温度、不同渗透剂溶液所测得的煤表面自由能不同,不同温度、同一渗透剂溶液所测得的煤表面自由能也不相同。利用水锁防止瓦斯超限技术,从水锁快速形成的角度,优选渗透剂及配置相应的溶液浓度时,应充分考虑温度的影响。