煤尘是煤矿井下开采的主要危害之一，主要表现在煤尘爆炸和尘肺病职业危害两方面。其产生位置主要在采煤工作面和掘进工作面。为了有效降低作业环境粉尘浓度，国内外学者做了大量尝试。目前在煤矿井下应用最为广泛的降尘措施为喷雾降尘，而传统的喷雾降尘效果并不理想，其主要原因之一在于大多数情况下水滴难以湿润煤尘形成大颗粒沉降。

许多学者通过添加表面活性剂改善煤的湿润性，从而提高抑尘效率。关于表面活性剂的研究主要集中在离子表面活性剂、非离子表面活性剂、天然表面活性剂和复合表面活性剂的研究。而另一部分学者发现，采用磁场磁化方法可降低水的表面张力，从而改善水对煤尘的湿润作用。NIE等研究发现采用磁场磁化方法可以降低矿井水的表面张力，在矿井水中添加适宜的表面活性剂，表面张力降低甚至大于磁化对矿井水的作用。从降低表面张力的角度来看，采用磁场磁化矿井水与表面活性剂的应用结合，会发挥更加明显的作用。WANG等研究了不同溶质体积分数和磁场作用时间处理对抑尘剂的作用，发现磁化处理对非离子表面活性剂溶液的影响比较明显。ZHOU等为了有效提高降尘水的润湿性能，开发了一种具有表面活性磁化水的新型防尘技术，可以明显提高降尘效率。

上述关于表面活性剂、活性磁化水改善煤尘湿润性研究，所选煤样多为褐煤和烟煤。而YAO等通过核磁共振（NMR）和X射线光电子能谱（XPS）实验研究发现无烟煤相较于褐煤、气煤，煤样多环芳香结构紧凑，表面含氧官能团几乎全部脱除，润湿性差。

为此，一些学者试图通过添加非离子试剂或离子试剂来改善水对无烟煤尘的湿润作用。因此，为了提高无烟煤尘的降尘效率，对活性磁化水的试剂、浓度、磁化强度、磁化时间进行实验研究，优选最佳表面活性剂及其添加浓度、最佳磁化参数，将之用于产生活性磁化水并进行现场应用，对于无烟煤尘降尘具有较好的现实意义。

1实验材料

1.1煤样

煤样取自山西沁水煤田东南部15号煤，为无烟煤。将煤样粉碎并筛至250目以下，由FW-4A型粉末压片机以30 MPa压力压制，形成煤样压片，用于溶液的接触角测量实验。

1.2溶液

用于本实验的溶液有4种，溶质分别为：十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、十二烷基磺酸钠和尘克C&C矿用除尘剂，溶剂为水，水取自山西沁水煤田煤矿井下管道静压水。依据实验方案，以上溶液分别配备6种不同浓度（质量分数分别为0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）。

2实验设备及实验方法

2.1实验设备

2.1.1磁化仪器

磁化实验磁场由TY1000型永磁测量仪提供。该仪器可通过直流电源进行励磁，磁场稳定可调。为了确定最佳磁化强度和磁化时间，本研究中采用TY1000型永磁测量仪分别为实验提供100，200，300，400，500 mT.

2.1.2表面张力测试仪

表面张力采用JYW-200B型微控全自动液体表面张力仪进行测试。采用脱环法测量液体的表面张力，可实时记录脱环过程中液体薄膜的张力，直至薄膜破裂，取整个过程中的最大张力为液体的表面张力。

2.1.3接触角测试仪

采用JY-PHb接触角测定仪进行实验液体的接触角测量。测量时，先将待测液体滴于固体表面，待固~液~气三相界面平衡后进行拍摄，在影像中做液面的切线，并测量切线与固体界面的夹角，所得夹角就是接触角。

2.2实验方法

2.2.1最佳溶液和最佳浓度

为了选取湿润性最好的溶液，分别采用矿井管道水配备了十二烷基硫酸钠（SDS）溶液、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液、十二烷基磺酸钠溶液和尘克C&C溶液。各溶液分别以6种浓度配备：质量分数0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%.然后，对所配备溶液进行表面张力测试，根据表面张力测试结果选取最优溶剂及溶液浓度。

2.2.2最佳磁化强度

矿井水在磁化1——5 min时，其表面张力趋于稳定。为了确定最佳磁化强度，分别对最优表面活性溶液施加磁场磁化并测定不同磁化强度下溶液的表面张力。实验磁场强度依次为：100，200，300，400，500 mT.磁化时间为5 min.

2.2.3最佳磁化时间

为了确定最佳磁化时间，分别对最优表面活性溶液施加不同时间的最优磁场强度的磁场。磁化时间分别为：60，120，180，240，300 s.然后，选取最优磁化时间区间，并在最佳磁化时间区间内，分别对最优表面活性溶液进行磁化，磁化时间间隔为10 s，同时测试不同磁化时间下溶液的表面张力，以确定最佳磁化时间。

2.2.4活性磁化水优化参数评价

为了评价活性磁化水的湿润性，其在低水分无烟煤煤样压片表面的接触角是一个很重要的参数。在本研究中，分别测试了矿井管道水、最优表面活性溶液、最优活性磁化水在低水分无烟煤煤样压片表面的接触角，并计算了粘附功、浸湿功、扩展功，以评价活性磁化水的优化效果。

表面张力仪应用：研究活性磁化水对无烟煤尘的湿润作用（一）

表面张力仪应用：研究活性磁化水对无烟煤尘的湿润作用（二）

表面张力仪应用：研究活性磁化水对无烟煤尘的湿润作用（三）