4、截割煤塵表面活性劑降塵

目前該工作面已采取了采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、支架噴霧、個體防護(hù)等防塵措施，然而對于截割可吸入煤塵的降塵效果并不理想。為進(jìn)一步降低截割煤塵對工作面環(huán)境的影響，在工作面進(jìn)風(fēng)巷安裝表面活性劑添加裝置，該添加裝置以風(fēng)壓為動力，可將表面活性劑添加至靜壓水管，從而為工作面提供降塵用水。表面活性劑選用礦用塵克(C&C)系列除塵劑。

為了確定合理的表面活性劑添加濃度，分別選取了體積分?jǐn)?shù)為0.01%,0.02%,0.03%,0.05%,0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%的礦用塵克(C&C)系列除塵劑進(jìn)行溶液表面張力測試，溶劑選用礦井水，測試儀器選用芬蘭Kibron EZ-Pi Plus便攜式動態(tài)表面張力儀，采用最大拉力法記錄圓環(huán)薄膜的拉伸破壞情況，從而計算出液體的表面張力。液滴表面張力越小，其與粉塵接觸后，更容易黏結(jié)沉降。測試結(jié)果如圖5所示。

圖5礦用塵克(C&C)系列除塵劑表面張力測試結(jié)果圖

由圖5可以看出，礦井水的表面張力為59.1 mN/m(標(biāo)況)，隨著礦用塵克(C&C)系列除塵劑濃度的增加，溶液表面張力逐漸下降，當(dāng)溶液體積分?jǐn)?shù)超過0.1%時，其表面張力下降趨勢不再明顯。濃度為0.1%時礦用塵克(C&C)系列除塵劑溶液表面張力為33.2 mN/m(標(biāo)況)，相比礦井水，其表面張力降低了43.82%。同時考慮礦用成本及現(xiàn)場操作的簡便性，最終選用體積分?jǐn)?shù)為0.1%礦用塵克(C&C)系列除塵劑作為大采高工作面的降塵用水。

對所選溶液進(jìn)行了濕潤性試驗，測量儀器選用JY-PHb接觸角測定儀，將煤樣切成塊薄片，并且用砂紙進(jìn)行打磨，使其表面光滑，然后將液滴滴于煤樣表面，通過攝影，計算三相界面液滴的接觸角，每個樣品測量3次，取其平均值。接觸角越小表明溶液的濕潤性越好，測試結(jié)果見表1。同時由表1可以看出，礦用塵克(C&C)系列除塵劑體積分?jǐn)?shù)為0.1%時，接觸角為34.27°，相比礦井水，接觸角減小了53.86%，具有良好的濕潤性。

表1礦用塵克(C&C)系列除塵劑接觸角測試結(jié)果

通過表面活性劑添加裝置將體積分?jǐn)?shù)為0.1%的礦用塵克(C&C)系列除塵劑輸送至采煤工作面，用于采煤機(jī)內(nèi)外噴霧，以此改善采煤工作面粉塵環(huán)境。根據(jù)截割粉塵的分布特征可知，采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)滾筒處的粉塵質(zhì)量濃度更大。因此，在采煤機(jī)組下風(fēng)側(cè)布置粉塵監(jiān)測點(diǎn)，以此分析降塵效果。通過連續(xù)多次監(jiān)測后發(fā)現(xiàn)，表面活性劑采用后截割煤塵可吸入煤塵的降塵效率為48.37%～53.91%，呼吸性粉塵的降塵效率為39.57%～45.11%，取得了較好的降塵效果。

5、結(jié)論

1)采煤機(jī)順風(fēng)運(yùn)行時，測點(diǎn)1(上風(fēng)側(cè)滾筒)處的PM10,PM5,PM2.5的平均粉塵質(zhì)量濃度分別為561、489、231 mg/m3。測點(diǎn)2(下風(fēng)側(cè)滾筒)處的PM10,PM5,PM2.5的平均粉塵質(zhì)量濃度分別為609、508、245 mg/m3；采煤機(jī)逆風(fēng)運(yùn)行時，測點(diǎn)1(上風(fēng)側(cè)滾筒)處的PM10,PM5,PM2.5的平均粉塵質(zhì)量濃度分別為577、495、242 mg/m3；測點(diǎn)2(下風(fēng)側(cè)滾筒)處的PM10,PM5,PM2.5的平均粉塵質(zhì)量濃度分別為614、522、256 mg/m3。

2)無論順風(fēng)還是逆風(fēng)，受測點(diǎn)1處割煤、采煤機(jī)組空間內(nèi)落煤的影響，位于下風(fēng)側(cè)的測點(diǎn)2處的PM10,PM5粉塵質(zhì)量濃度波動范圍更大，其PM10,PM5粉塵質(zhì)量濃度大于測點(diǎn)1處的；而對于PM2.5，下風(fēng)側(cè)測點(diǎn)2處的PM2.5粉塵質(zhì)量濃度波動范圍比測點(diǎn)1處更小，其PM2.5粉塵質(zhì)量濃度大于測點(diǎn)1處的。

3)順風(fēng)時測點(diǎn)1處的PM10,PM5,PM2.5粉塵質(zhì)量濃度低于逆風(fēng)時的。逆風(fēng)時測點(diǎn)2處的PM10,PM5,PM2.5粉塵質(zhì)量濃度大于順風(fēng)時的。

4)通過表面張力測試和接觸角測試，體積分?jǐn)?shù)為0.1%時礦用塵克(C&C)系列除塵劑溶液表面張力為33.2 mN/m(標(biāo)況)，接觸角為34.27°，相比礦井水，其表面張力降低了43.82%，接觸角減小了53.86%，具有良好的濕潤性。選取濃度為0.1%的礦用塵克(C&C)系列除塵劑，對工作面進(jìn)行表面活性劑降塵，其截割可吸入煤塵的降塵效率為47.32%～52.81%，呼吸性粉塵的降塵效率為36.55%～43.16%。