表面活性剂的强化喷雾降尘实验

利用自行设计制作的喷雾降尘实验装置,针对粒径小于75μm范围的煤尘,通过回归分析方法研究了SDS、SDBS、OP乳化剂和Tween60等4种表面活性剂及其质量浓度的喷雾降尘效果.实验结果表明,表面活性剂种类及其质量浓度对降尘效果影响很大,实验所用4种表面活性剂降尘均优于纯水效果,尤其是OP乳化剂溶液降尘效率比纯水降尘效率高22.9%.研究成果对完善煤尘喷雾沉降理论,提高煤矿井下喷雾降尘效果提供技术支撑.     

综放工作面表面活性剂的喷雾降尘实验及其应用

应用全自动表面张力仪对SAS、1631、CAB-35和JFCS4种表面活性剂溶液不同浓度下的表面张力进行了测试,确定其临界胶束浓度,并以此浓度作为4种表面活性剂溶液的配比浓度;对4种表面活性剂溶液进行了综放工作面喷雾降尘有效性模拟实验,实验结果表明,所选用4种表面活性剂溶液降尘效率均比清水有较天提高,对呼尘的降尘效率皆在90％以上;表面张力较小是选定综赦工作面表面活性剂剂溶液的重要标准,但非唯一标准。     

煤矿复合抑尘剂的筛选及性能研究

选取三种表面活性剂,通过单一添加和两两复配模式制备了六种煤尘湿润剂,研究了不同表面活性剂的表面张力和对煤尘沉降时间的影响,并通过模拟实验,分析了不同表面活性剂对降尘效果的影响。实验表明:随着表面活性剂浓度的增大,抑尘剂的表面张力和煤尘的沉降时间不断下降。其中,在浓度0~0.1%范围内,抑尘剂的表面张力和煤尘的沉降时间下降较快,在0.1%~0.4%范围内变化不大。三种表面活性剂相比较,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和聚丙烯酰胺(PAM)复配,抑尘剂的表面张力和煤尘的沉降时间最小;SDBS和烷基糖苷(APG)复配,抑尘剂的表面张力和煤尘的沉降时间介于单因素表面活性剂(SDBS,PAM和APG)之间;PAM和APG复配,抑尘剂的表面张力和煤尘的沉降时间比单因素表面活性剂大。煤尘湿润剂的最佳方案是:在SDBS与PAM复配时,表面活性剂的表面张力最小,煤尘的沉降时间最短。     

表面活性剂影响下细水雾吸附细颗粒物特性的试验

为了探讨细水雾吸附细颗粒物的机理,利用含有风送结构的喷雾系统对表面活性剂影响下不同粒径细水雾脱除细颗粒物特性进行了试验研究,获得了液滴粒径、表面活性剂质量浓度及风送速度对细水雾降尘率的影响规律.结果表明:细水雾降尘率随着水雾粒径的减小先提高后下降,存在最大降尘率;在纯水中添加表面活性剂能大幅提高不同粒径水雾对细颗粒物的降尘率,且粒径越小提升效果越明显;随着溶液中表面活性剂质量浓度的增大,降尘率基本呈上升趋势,同时当水雾粒径较大时,低速风送对纯水及表面活性剂溶液的降尘率均有提升效果.     

梁北矿大采高松软突出煤层工作面综合防尘技术

分析了梁北矿11081工作面粉尘分布特点,通过理论分析和现场测试,定性给出了大采高松软突出煤层综采工作面的产尘特点和扩散规律,分析了煤壁垮落产尘特点和采煤机割煤产尘中粉尘分布特征。提出综采工作面三维"立体"控尘、防尘技术,即含尘气流控制技术、采煤机高压外喷雾降尘技术和采煤机尘源跟踪降尘技术相结合的综合防尘技术。在原有降尘措施基础上降尘效率提高了82.2%,使得工作面工作环境得到了很大的改善。     

综放工作面注水降尘技术

赵庄二号井开采的3#煤层为厚煤层,选用的是综采放顶煤采煤方法,生产过程中粉尘浓度较大,传统的喷雾降尘方法不能够满足现场降尘的需要.为了进一步降低工作面粉尘浓度,改善工作面劳动环境,为创建安全、高效型矿井提供良好的生产条件,文中针对3#煤层孔隙率小、渗透性低、润湿性差等特征,采用混合注水方式进行煤层注水降尘技术分析研究及现场试验.分别从钻孔布置方式、注水封孔工艺、注水工艺及参数和降尘效果等方面进行了阐述,分析了煤层注水对工作面超前支承压力的影响变化,并提出了添加烷基酚聚氧乙烯醚TX-10表面活性剂改善煤体润湿性,增强了煤层注水润湿效果.结果表明,实施注水工艺技术后,煤层水分平均增量为1.61％,全尘平均降尘率达58.71％,呼尘平均降尘率为57.34％,大幅度降低了工作面粉尘浓度;添加润湿剂后,增加了钻孔注水量,缩短了注水时间,扩大了润湿范围,改善了注水效果.实践证明,该套注水降尘工艺用于综放工作面降尘是切实可行的.     

表面活性剂增强喷雾对褐煤细颗粒物的抑制

针对喷雾法对褐煤粉尘抑制性能较差的问题,对比了8种表面活性剂的表面张力和对褐煤粉尘的润湿性能,并研究了表面活性剂的添加对溶液雾化性能的影响.最后在模拟试验平台开展了喷雾抑尘试验.试验结果表明,褐煤粉尘表面的化学结构使得褐煤具有较强的疏水性,表面活性剂对褐煤粉尘的润湿性能不仅取决于表面张力还取决于表面活性剂自身的结构.表面活性剂的加入可以同时降低液滴的平均粒径并使得液滴的运动速度加快,增强其对细颗粒物的捕集性能.添加表面活性剂可以提高传统喷雾法对褐煤细颗粒物的抑尘效率,其中非离子表面活性剂曲拉通X-100溶液的抑尘性能最佳.装置内细颗粒物的质量浓度和数量浓度下降为15.13 mg/m~3和1.0×10~6 cm~(-3).对比采用纯水喷雾的方法,其质量浓度抑尘效率从53.7%上升到91.6%.     

煤矿综掘工作面高效喷雾降尘系统

在煤矿生产过程中,粉尘是困扰着安全生产的重大灾害之一.对于煤矿综掘工作面粉尘防治工作,重点是针对截割产尘源.为了降低工作面粉尘浓度,改善工作面劳动环境,通过分析综掘工作面粉尘的主要来源和现场测试综掘巷道粉尘浓度的分布规律,在传统综掘工作面高压喷雾降尘的基础上,提出了2种改进的综掘工作面高效喷雾降尘方案.方案1使用增压水泵,设计一台体积小、重量轻的水泵泵组,安装在掘进机机身上,通过增压水泵的特定转换,获得高压水;方案2使用掘进机上的液压油,驱动一台以液压水泵为核心的增压泵,获得高压水.2种方案均克服了传统方法的缺点和不足,结合抑尘剂配比装置,在实际应用中取得了良好的降尘效果,降尘率最高达到了84%.     

综掘面长压短抽—雾幕除尘系统参数优化研究

为解决综掘工作面割煤粉尘污染严重的问题,根据气固两相流理论建立粉尘运动的数学模型,通过流体力学软件对综掘工作面不同条件下粉尘浓度分布及长压短抽—雾幕除尘系统关键参数进行数值模拟研究。结果表明：当压风量为330 m³/min、最佳压抽比为0.75时,抽风口距离掌子面3m时控尘效果较好;在综掘机操控区前方0.5 m处设置雾幕隔尘装置,采用井下静压水进行喷雾,空气幕发生器出口风速为15 m/s时控尘效果最好,联合降尘效率达80%以上。     

综采面架间喷雾引射除尘技术

为了有效解决综采面采煤机割煤及液压支架移架产尘难以控制的难题,根据喷雾引射除尘机理、采煤机及液压支架结构、产尘特点,对综采面架间喷雾引射除尘技术进行研究;在12种空心和实心锥形喷雾场喷嘴中,实验选定综合雾化性能(包含雾化角、有效射程及雾滴粒径)最优的喷嘴。研究结果表明:最佳喷雾压力为8 MPa,在该压力下,架间喷雾引射除尘技术形成的喷雾场可基本完全覆盖煤壁至液压支架立柱的空间区域,总吸风量为22.03 m3/min,可有效吸入人行道处的含尘气流;相对采取原有除尘措施,综采面全尘和呼尘的降尘率平均值分别提高26.2%和27.3%,移架工处全尘和呼尘的降尘率分别提高30.6%和31.9%。     

煤尘云着火敏感性影响因素的实验研究

为研究煤尘云的着火敏感性,选取3种典型煤尘-无烟煤、烟煤、褐煤,采用Godbert-Greenwald恒温炉装置,研究不同测试条件及煤尘种类对煤尘云最低着火温度的影响,以及惰性粉尘对煤尘云着火的抑制作用.研究表明:随着喷尘压力的增大,煤尘云最低着火温度先降低后升高,存在最佳喷尘压力为50 kPa,对应的煤尘云着火温度最低;随着煤尘粒径的增大,煤尘云最低着火温度呈线性升高的趋势;随着煤尘云浓度的增大,煤尘云最低着火温度先降低后升高;3种煤尘云均存在最佳着火浓度:无烟煤和烟煤为1.818 g/L,褐煤为1.364 g/L;煤尘云的最低着火温度随挥发分含量的增大而减小;挥发分质量分数小于15%的煤尘,灰分的阻燃作用明显,挥发分质量分数大于15%时,灰分的阻燃作用不明显;惰性粉尘对煤尘云着火的抑制效果:炭黑最强、粉煤灰次之,CaCO₃最弱.     

新阳矿综放工作面煤层注水技术应用

煤层注水是采煤工作面有效的防尘措施之一,对降低采煤工作面的粉尘浓度起到重要作用。本文对新阳矿S1105综采面煤尘量大的情况,煤层注水方法及应用效果进行了阐述,确定采用长孔注水法对综放工作面煤层进行注水,并对此进行了深入的分析,结合现场进行了注水实测,对实验数据进行了深入的分析,取得了良好的效果。     

高效水炮泥的降尘机理及应用研究

针对普通水炮泥在井下爆破降尘和减少炮烟效果不理想的问题,从水炮泥降尘机理的分析出发,在实验室进行了不同浓度溶液的表面张力和润湿能力的测定,研制出高效水炮泥,并在井下进行多次对比爆破实验.结果表明,使用高效水炮泥能有效降低炮采过程中粉尘的浓度,改善井下工作环境.     

采煤机滚筒参数与尘肺病患病率关系的数学模型

为了研究采煤机滚筒设计参数对尘肺病患病率的影响,以期改进滚筒设计、降低尘肺病患病率,以采煤机截割粉尘的产生机理和现场采集的数据为基础,在假定工作面呼吸性粉尘浓度与采煤机截割比能耗成线性关系的条件下,通过对采煤机滚筒各设计参数与呼吸性粉尘浓度、尘肺病患病机理之间关系的研究,给出了工人接尘量的计算方法。综合分析各因素的影响,建立了采煤机滚筒设计参数和尘肺病患病率之间关系的数学模型,并对该模型进行了显著性检验。结果表明:回归方程具有显著意义,数学模型具备较好的拟合性。该项研究可为改进现有采煤机滚筒的设计,减少截割粉尘、降低尘肺病发生、预测新设计采煤机工作时对尘肺病患病率的影响以及为采煤机工作性能的评价提供理论依据。     

薄煤层矿井开采综合防尘技术研究

针对薄煤层机械化工作面产尘量大、粉尘治理难的问题,提出了薄煤层开采"六位一体"综合除尘技术。结合薄煤层工作面粉尘性质及治理现状,重点对薄煤层工作面高压煤层注水技术、综掘工作面短距离综合除尘技术、转载点封闭控尘技术等"六位"技术的除尘机理进行了阐述,实践表明,综合降尘效率达到86.9%,为工作面创造了良好、安全的工作环境。     

年产600万吨综放工作面液压支架喷雾降尘装置优化设计

针对兖矿集团东滩煤矿年产600万t1303综放工作面实际情况,进行了工作面尘源分析,并基于风流紊流的三维k-ε流动方程组模型,应用控制容积法和计算流体力学（CFD）的SIMPLE（压力耦舍方程式的半阴解法）方法,对工作衙断面粉尘流场的浓度和流线进行了ANSYS数值模拟,然后根据支架喷雾降尘用喷嘴的性能实验,优选了安设到综放液压支架上的喷嘴类型,最后提出了1303综放工作面支架喷雾降尘装置的优化设计方案。通过在该工作面的工业性试验证明,谊方案大大降低了各生产工序的产尘浓度,保障了矿工的身心健康和矿井的安全生产。     

综采放顶煤工作面粉尘的综合防治

随着综采放顶煤开采技术的推广应用,使工作面高浓度粉尘的防治难题日趋突出。为此,本文通过分析综放工作面各种防尘措施的治理效果,提出了“标本兼治”是综合治理综放工作面高浓度粉尘的根本原则。     

基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响

为了研究煤尘堆垛结构对其润湿性的影响,对从全国选取的10种不同变质程度煤样进行X射线衍射实验,结合液-固界面动态接触角测定结果,分析得到煤尘微晶参数与其润湿性之间的关系. 结果表明,无机矿物种类随着煤样变质程度的提高逐步减少,且原生矿物种类数量越多,润湿性则越好,次生矿物对煤尘润湿性的影响则较小. 变质程度高的煤种晶态成分较多,芳晶结构单元较大,芳香环缩合度较高;而中低变质程度煤种的非晶态成分较多,往往是一些亲水性的烷基小分子侧链、含氧官能团等. 随着堆砌度和延展度不断升高,面网间距逐渐减小,煤尘润湿性逐步变差. 当煤尘X射线衍射的堆砌度为18. 5 nm,延展度为41. 7 nm,面网间距为0. 898 nm时,煤尘润湿性最佳,其X射线衍射微晶参数越接近上述组合,润湿性越好.     

控制煤尘的泡沫溶胶性能研究

为研究控制煤尘的泡沫溶胶的性能,运用胶粘剂拉伸剪切试验机对由添加3‰胶粘剂的泡沫溶胶溶液浸泡后的煤样进行了剪切、拉伸实验;利用电热鼓风干燥箱对泡沫溶胶溶液的不挥发份容量比和质量比进行了实验;对水、水性泡沫和泡沫溶胶吸附煤尘的效率进行了对比实验;对原煤和用泡沫溶液浸泡过的煤样进行了燃烧热测定.实验得出泡沫溶胶粘结煤尘的剪切力为0.069 kN,拉伸力为0.102 kN,在6级风力条件下不会扬尘;泡沫溶胶溶液不挥发份的容量比和质量比分别为37.1%和30.54%;水、水性泡沫和泡沫溶胶吸附煤尘的效率分别为20.03%,60.09%和90.20%;用泡沫溶胶浸泡过的煤样与原煤燃烧热值相比减少了0.89%.     

煤层长孔注水在长沟峪煤矿的试验研究

为了解决长沟峪煤矿工作面粉尘质量浓度大的问题,采用煤层注水这一从源头上控制煤尘产生的方法,针对长沟峪煤矿-140 m水平北一以北15槽煤层的地质特征,设计了其煤层长孔注水系统及注水参数,并应用于现场.通过现场测试注水前后煤样含水率及粉尘浓度的变化的数据表明:煤层注水能有效降低采煤时各道工序产生的粉尘量,使工作面及顺槽的劳动环境条件大为改善.证实长孔煤层注水技术是一项行之有效的防治粉尘的技术措施.