D0I:10.13374/i.issm1001053x.2005.03.003 第27卷第3期 北京科技大学学报 Vol.27 No.3 2005年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2005 煤层注水中粘尘棒溶液对接触角的影响 金龙哲 欧盛南 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要研究了煤层注水中添加粘尘棒溶液降低接触角、缩短接触润湿时间的除尘方法.通过 测定和分析粘尘棒溶液不同浓度下七种煤样的接触角和润湿时间，比较得出了七种煤样的 临养表面张力，为35.0mN/m,发现注入水的表面张力是增加煤层注水湿润效果的主要因素. 该法可以大大提高煤层注水降尘效果，而且添加工艺简单，方便实用. 关键词煤层注水；粘尘棒：表面张力；接触角；润湿时间 分类号TD713.33:TD714.42 矿井粉尘不仅严重危害煤矿工人的身体健 1煤样的制备 康、污染环境，而且还是矿井安全生产的重要隐 患.煤层注水减尘方法作为一项最积极及有效的 就研究水溶液对煤体孔隙表面的润湿性而 限制尘源措施川，主要是用水润湿煤体从而降低 言，最好的方法是测定水滴在微孔隙表面的接触 产生浮游煤尘的能力. 角，显然这是无法实现的.目前测量煤体孔隙表 煤体润湿过程可以分为三类以：沾湿过程、浸 面润湿角的方法主要有两种：一种是磨光煤块表 湿过程和铺展过程，液体对固体的润湿效果， 面来代替孔隙表面：另一种是利用成型煤粉的 可通过其润湿类型确定，而润湿类型又可通过接 压缩面代替煤的孔隙表面冈.本文采用后一种 触角日直接测定，研究表明：欲提高水对煤 方法， 体的润湿效果，·是改变水溶液的表面张力，二 根据国标GB482一95、GB481一93m的要求， 是改变煤体表面的性质，因改变煤体表面性质不 在祁南、芦岭，桃源、朔里、朱仙庄煤矿井下的不 具有可操作性，般采取选择降低水表面张 同工作面各采集6~7块100mm×100mm×100mm 力能力最强的、效率最高的表面活性剂作为润 的块煤样及部分待碎煤样，煤样编号如表1， 湿剂， 将待碎煤样在150℃下烘干1h,去除表面水 目前，国内外已在这方面取得阶段性成果 分后，粉碎至200目粉体占80%以上，从中取粉体 一—添加粘尘棒技术m.粘尘棒是一种增加煤层 400mg左右，用加压成型模具（见图1）在500MPa 注水润湿效果较好的表面活性剂，在煤层注水 压力下形成直径为13mm、厚度约为2~4mm的具 中值得推与应用，对煤层注水防尘起到积极的 有压光平面的圆形试片（如图2）. 作用 表1煤样编号一览表 本文从添加粘尘棒改变水溶液的表面张力 Table 1 Serial number of coal samples 着手，就影响煤层注水中接触角因素、润湿时间 编号 煤样采集地点 进行了测定、分析，并在祁南、芦岭、桃源、朔里、 祁南矿10210面 2 芦岭Ⅱ号816： 朱仙庄煤矿不同工作面上采集的七个煤样进行 3 桃园8：41 了对比性实验研究. 芦龄8242 收稿日期：200404-15修回日期：200408-31 5 宿里617煤样 基金项目：国家技术创新计划资助项日No.02CZ-07-01-17) 6 宿里55上作面 作者简介：金龙哲1963一.男，教授，博上 朱仙庄874工作面第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 煤层注水中粘尘棒溶液对接触角的影响 金 龙哲 欧 盛 南 北 京 科 技大 学 土 木与环 境 工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 研 究 了煤 层 注 水 中添 加 粘尘 棒溶 液 降低 接 触 角 、 缩 短 接触润 湿 时 间 的 除尘 方法 通 过 测 定 和 分 析 粘 尘 棒溶液 不 同浓 度 下七种煤 样 的接触 角 和 润湿 时 间 ， 比较得 出 了七 种煤 样 的 临 界 表面 张 力 ， 为 ， 发 现 注 入 水 的表 面 张力是 增加 煤层 注 水 湿 润 效果 的主 要 因 素 该 法 可 以大 大提 高煤层 注 水 降尘 效 果 ， 而 且 添 加 工 艺简单 ， 方便实用 关键 词 煤层 注 水 粘 尘 棒 表 面 张 力 接触 角 润 湿 时 间 分 类号 矿 井 粉 尘 不 仅 严 重 危 害 煤 矿 一 工 人 的 身体 健 康 、 污 染环 境 ， 而 且 还 是矿 井 安全 生 产 的重 要 隐 患 煤层 注 水 减 尘 方 法 作 为一 项 最 积 极 及 有效 的 限 制 尘 源 措 施 ，，， 主 要 是用 水 润湿 煤 体 从 而 降低 产 生 浮 游 煤 尘 的能 力 煤 体润湿 过程 可 以分 为三 类 ‘ ， 沾湿 过程 、 浸 湿 过 程 和 铺 展 过 程 液 体 对 固体 的 润 湿 效 果 ， 可通 过 其润湿 类 型确 定 ， 而 润湿 类 型又 可 通 过接 触 角 直 接 测 定 研 究 表 明 欲 提 高 水 对 煤 体 的润 湿 效 果 ， · 是 改变 水溶 液 的表 面 张 力 ， 二 是 改 变煤体表 面 的性质 因 改变煤 体表 面 性质 不 具 有 可 操 作 性 ， 一 般 采 取 选 择 降 低 水 表 面 张 力能 力最 强 的 、 效 率 最 高 的表 面 活 性 剂作 为润 湿 剂 目前 ， 国 内外 己 在 这 方 面 取 得 阶 段 性 成 果 — 添 加 粘 尘 棒技 术 ，， 粘 尘 棒 是 一 种 增 加煤层 注 水 润 湿 效 果 较 好 的表 面 活 性 剂 ， 在 煤 层 注 水 中值 得推 少 ‘ 与应 用 ， 对煤 层注 水 防 尘起 到积 极 的 作用 本 文 从 添 加 粘 尘 棒 改变 水 溶 液 的表 面 张 力 着 手 ， 就 影 响煤 层 注 水 中接 触 角 因素 、 润 湿 时 间 进 行 了测 定 、 分 析 ， 并在 祁南 、 芦 岭 、 桃 源 、 朔 里 、 朱仙 庄 煤矿 不 同工 作 面 上采 集 的七 个 煤 样 进 行 了对 比性 实验研 究 收 稿 日期 一 一 修回 日期 刁 一 基 金项 目 国 家技 术 创新 计 划 资助 项 目 。 一 一 一 一 作 者简介 余龙 哲 一 ， 男 ， 教授 ， 博 士 煤 样 的制备 就 研 究 水 溶 液 对 煤 体 孔 隙表 面 的润 湿 性 而 言 ， 最好 的方法 是测 定 水 滴在 微孔 隙表 面 的接触 角 ， 显 然 这 是 无法 实现 的 目前 测 量 煤 体 孔 隙表 面润湿 角 的方 法 主 要有两 种 一 种 是 磨光煤块表 面来代 替孔 隙表 面 「，， 另 一 种 是利 用 成 型煤粉 的 压 缩 面 代 替 煤 的孔 隙表 面 本 文 采用 后 一 种 方法 根据 国标 一 『，、 一 「，，的要 求 ， 在 祁南 、 芦 岭 、 桃源 、 朔 里 、 朱仙 庄 煤矿 井下 的不 同工 作 面 各采 集 一 块 “ 的块 煤样 及 部 分待碎 煤样 ‘ ， 煤 样 编 号 如表 将 待碎 煤样在 巧 ℃ 下 烘 干 ， 去 除表 面 水 分后 ， 粉碎 至 目粉 体 占 以 上 ， 从 中取 粉 体 左 右 ， 用 加压 成 型 模 具 见 图 在 压 力下 形 成直 径 为 、 厚度 约 为 一 的具 有 压 光 平 面 的 圆 形试 片 如 图 表 煤样编 号 一 览 表 编 号 煤样 采集地 点 祁 南 矿 面 芦岭 号 二 桃 园 芦 岭 一 宿里 煤样 宿 里 作面 朱仙庄 工 作 面 DOI ：10．13374／j ．issn1001—53x．2005．03．003