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矿用尘克(C&C)系列除尘剂对大采高工作面截割煤尘的降尘效率影响(三)

来源:煤炭科学技术 浏览 26 次 发布时间:2025-03-31

4、截割煤尘表面活性剂降尘


目前该工作面已采取了采煤机内外喷雾、支架喷雾、个体防护等防尘措施,然而对于截割可吸入煤尘的降尘效果并不理想。为进一步降低截割煤尘对工作面环境的影响,在工作面进风巷安装表面活性剂添加装置,该添加装置以风压为动力,可将表面活性剂添加至静压水管,从而为工作面提供降尘用水。表面活性剂选用矿用塵克(C&C)系列除尘剂。


为了确定合理的表面活性剂添加浓度,分别选取了体积分数为0.01%,0.02%,0.03%,0.05%,0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%的矿用尘克(C&C)系列除尘剂进行溶液表面张力测试,溶剂选用矿井水,测试仪器选用芬兰Kibron EZ-Pi Plus便携式动态表面张力仪,采用最大拉力法记录圆环薄膜的拉伸破坏情况,从而计算出液体的表面张力。液滴表面张力越小,其与粉尘接触后,更容易黏结沉降。测试结果如图5所示。

图5矿用尘克(C&C)系列除尘剂表面张力测试结果图


由图5可以看出,矿井水的表面张力为59.1 mN/m(标况),随着矿用尘克(C&C)系列除尘剂浓度的增加,溶液表面张力逐渐下降,当溶液体积分数超过0.1%时,其表面张力下降趋势不再明显。浓度为0.1%时矿用尘克(C&C)系列除尘剂溶液表面张力为33.2 mN/m(标况),相比矿井水,其表面张力降低了43.82%。同时考虑矿用成本及现场操作的简便性,最终选用体积分数为0.1%矿用尘克(C&C)系列除尘剂作为大采高工作面的降尘用水。


对所选溶液进行了湿润性试验,测量仪器选用JY-PHb接触角测定仪,将煤样切成块薄片,并且用砂纸进行打磨,使其表面光滑,然后将液滴滴于煤样表面,通过摄影,计算三相界面液滴的接触角,每个样品测量3次,取其平均值。接触角越小表明溶液的湿润性越好,测试结果见表1。同时由表1可以看出,矿用尘克(C&C)系列除尘剂体积分数为0.1%时,接触角为34.27°,相比矿井水,接触角减小了53.86%,具有良好的湿润性。

表1矿用尘克(C&C)系列除尘剂接触角测试结果


通过表面活性剂添加装置将体积分数为0.1%的矿用尘克(C&C)系列除尘剂输送至采煤工作面,用于采煤机内外喷雾,以此改善采煤工作面粉尘环境。根据截割粉尘的分布特征可知,采煤机下风侧滚筒处的粉尘质量浓度更大。因此,在采煤机组下风侧布置粉尘监测点,以此分析降尘效果。通过连续多次监测后发现,表面活性剂采用后截割煤尘可吸入煤尘的降尘效率为48.37%~53.91%,呼吸性粉尘的降尘效率为39.57%~45.11%,取得了较好的降尘效果。


5、结论


1)采煤机顺风运行时,测点1(上风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为561、489、231 mg/m3。测点2(下风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为609、508、245 mg/m3;采煤机逆风运行时,测点1(上风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为577、495、242 mg/m3;测点2(下风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为614、522、256 mg/m3。


2)无论顺风还是逆风,受测点1处割煤、采煤机组空间内落煤的影响,位于下风侧的测点2处的PM10,PM5粉尘质量浓度波动范围更大,其PM10,PM5粉尘质量浓度大于测点1处的;而对于PM2.5,下风侧测点2处的PM2.5粉尘质量浓度波动范围比测点1处更小,其PM2.5粉尘质量浓度大于测点1处的。


3)顺风时测点1处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度低于逆风时的。逆风时测点2处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度大于顺风时的。


4)通过表面张力测试和接触角测试,体积分数为0.1%时矿用尘克(C&C)系列除尘剂溶液表面张力为33.2 mN/m(标况),接触角为34.27°,相比矿井水,其表面张力降低了43.82%,接触角减小了53.86%,具有良好的湿润性。选取浓度为0.1%的矿用尘克(C&C)系列除尘剂,对工作面进行表面活性剂降尘,其截割可吸入煤尘的降尘效率为47.32%~52.81%,呼吸性粉尘的降尘效率为36.55%~43.16%。