复配湿润剂在担水沟煤矿降尘中的应用研究

针对大断面硬质煤层快速掘进中产尘量大降尘困难的现状,根据润湿剂的复配原理,采用多种表面活性剂、中性无机盐、化学添加剂复配产生协同增效作用,复配出5种湿润剂,通过运用毛细管上升法测量不同浓度下润湿剂的表面张力。使用担水沟矿的煤样,采用HARKE-SPCA接触角测定仪测量了纯水和润湿剂A在煤样表面的接触角,经对比分析,确定湿润剂A的最佳复配方法。在担水沟煤矿西翼开拓大巷综掘工作面采用添加湿润剂A的煤层动压注水和高压喷雾综合降尘措施后,司机位置处的降尘效率达到93.6%,距迎头10 m处的降尘效率达到91.9%,距迎头100 m处的降尘效率达到68.1%,综合降尘效果良好。     

压力水溶液中煤体湿润性能试验与研究

煤层注水能有效降低煤炭开采过程中产生的粉尘量,提高煤体吸水性能对降低产尘率具有重要意义。文章通过自行设计制作的注水模拟装置,对不同煤样在不同水压条件下进行压力吸水试验,得到不同煤样的吸水方向性和注水压力参数;分析选取多种表面活性剂进行复配,得到多种表面活性剂配方,通过对活性剂配方的表面张力和与煤饼的接触角测试试验,得到最优表面活性剂配方;通过煤样在表面活性剂配方溶液和纯水中吸水情况的对比,验证所得到的表面活性剂配方能有效提高煤的湿润性能。     

煤层注水中添加表面活性剂的研究

煤层注水是降低矿井粉尘浓度的有效措施之一。通过试验,分别测定了开滦集团荆各庄矿9煤层、唐山矿9煤层煤样与纯水的接触角,再根据所选表面活性剂不同浓度的溶液和接触角的关系,得到使接触角为0°的最低浓度。在此基础上通过对比2个煤层煤样在所选的最佳表面活性剂溶液和纯水中的吸湿增长率,得到了适合2个煤层的最佳表面活性剂及其浓度,从而为这2个矿的煤层注水提供了科学依据。     

煤层注水中渗透剂的作用机理及配方研究

为了加快煤层注水速度,使得煤体湿润均匀,减少掘进面粉尘浓度,需向注水中添加渗透剂。以邢东矿煤层煤体为样本,选用5种渗透剂单体,进行相关性能试验。研究了不同渗透剂、不同浓度下的接触角、临界表面张力、表面张力和吸湿速度等参数。结果表明,纯水的表面张力为72mN/m,接触角为74°,不利于渗透,而加入渗透剂的溶液其表面张力可以下降至30mN/m,接触角下降到29°,效果显著。通过对比不同渗透剂溶液和纯水中的参数变化规律,进行复配和正交试验,得到适合煤层的最佳渗透剂组合及其浓度。     

同忻矿煤层注水中降尘剂的研究与应用

分别测定了3种不同降尘剂在不同浓度条件下的表面张力及其与同忻矿8105工作面煤样的接触角,在此基础上通过对比煤样在所选最佳降尘剂溶液和纯水中的吸湿增长率,得到最佳降尘剂及其浓度,并进行现场试验,煤层含水率显著提高,从而为该矿的煤层注水提高了科学依据。     

不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究

为了提高现场煤层注水效果,针对润湿性较差煤体,提出采用添加表面活性剂的方法以提高煤体润湿性。以贵州百色集团六龙煤矿煤样为例,根据表面活性剂种类选出4种有代表性且廉价易得的表面活性剂,通过测定纯水和添加表面活性剂的溶液的表面张力及其与煤体的接触角,优选出磺化玻拍酸二辛酷钠盐(快速渗透剂T)作为最佳表面活性剂,最佳浓度为0.4%。     

有压源下煤层注水表面活性剂湿润煤体的研究

通过煤体在表面活性剂溶液中的浸润时间的长短选取适合的表面活性剂进行复配,对活性剂配方溶液的表面张力和接触角测定,得到煤体最优表面活性剂配方。通过煤样在表面活性剂配方溶液和纯水中吸水试验的对比,进一步验证表面活性剂配方对煤体润湿性能和降低粉尘浓度方面有一定的促进作用。最后采用Comsol Multiphysics多物理场耦合软件进行注入纯水与低浓度活性剂溶液润湿范围对比,得出结论:加入表面活性剂可以减低表面张力,提高润湿范围。     

马堡煤矿煤层注水参数优化及效果研究

采煤工作面在回采时粉尘浓度高影响作业环境,以马堡煤矿15201综采工作面为研究对象,分析煤层在采取注水措施后工作面粉尘浓度的变化。根据煤样物理化学特征,对纯水和密度为0.05%的润湿剂溶液与煤样的接触角进行测定,并绘制煤样的自然饱和吸湿曲线,同时优化煤层注水参数。结果证明,在注水时加入润湿剂能充分减小煤水接触角,煤样到达饱和吸湿的时间减少,提高了煤体的吸水量,煤体润湿效果得到增强。实施注水优化方案后,相比原注水方案,注水区域煤样的全水分提高2.28%,润湿半径扩大了3.5 m;在割煤时,工作面的全尘除尘效率提高26.38%,呼尘的除尘效率提高27.16%;推移液压支架时,工作面的全尘除尘效率提高24.13%,呼尘的除尘效率提高26.15%,除尘效果良好。     

紫金矿业6号煤层注水可注性实验研究

为提高紫金矿业井下的防尘效果,有效降低该矿6号煤层开采过程中的煤尘含量,采用实地取样和实验测定的方法,根据规范要求测定了紫金煤业6号煤层煤样的原有水分、孔隙率、吸水率和坚固性系数等指标,由此来判别煤层的可注性。为加强注水效果,选用了净洗剂6501、渗透剂JFC、烷基酚聚氧乙烯醚3种常见的润湿剂进行添加浓度试验,与不加润湿剂的清水润湿效果进行对比分析,确定烷基酚聚氧乙烯醚系列作为润湿剂,添加浓度0.05%,可以将煤层与溶液的接触角降低为接近0,有效降低开采过程中的粉尘浓度重要结论。     

煤临界表面张力测定及分析

临界表面张力是反映固体表面润湿性能的一个重要常数。利用自制的成型模具压制煤样试片,配制不同浓度(不同表面张力)的JFC溶液,利用FTA200表面张力仪及接触角仪测定了煤水接触角,获得了4组煤样的临界表面张力。结果表明:煤的临界表面张力为20.94～28.59mN.m-1,属于低能固体表面;在实际煤层注水过程中,普通矿井水表面张力大于煤的临界表面张力,煤体润湿效果差;在注入水中添加表面活性剂,将水的表面张力降低至煤的临界表面张力以下,煤体能够被充分润湿,取得良好的降尘效果。