·266■ 北京科技大学学报 2005年第3期 1.0 由表4可知，如果不加粘尘棒，注水润湿煤样 需要的时间很长，不适合煤矿的开采工作，因此 0.8 1 50 添加粘尘棒是必要的.通过表中数据分析以及生 四0.6 产实践可以得出，润湿时间在20s左右比较适 --2” …◆…6 --3 +7 宜，从而推导出1"~6煤样最佳的粘尘棒质量分数 0.2 为0.20%，7煤样为0.10%. -4 从上面的分析可知，煤层注水湿润效果主要 0 0 0.1020.3 0.4 0.50.6 取决于注入水溶液的表面张力.在煤层注水中添 粘尘棒的质量分数% 加粘尘棒是有效提高煤层注水湿润效果的措施， 图4煤样的接触角的余弦值与粘尘棒质量分数的关系 并且添加工艺简单，方便实用.综合考虑接触角、 Fig.4 Relations of the contact angle of coal samples with the mass fraction of the dust-sticking bar 润湿时间及经济效益各因素，选择粘尘棒的质量 根据表3可知，煤对水的接触角接近90°，而 分数为01%的溶液比较合适. 对加了粘尘棒溶液后，接触角立即变小（由90°降 到20)，甚至可以降到0°，粘尘棒大大降低了水 5结论 溶液与煤体的表面活性能，增加了煤体的润湿性 首次分析、研究了在国内矿山煤层注水工艺 能.但是当粘尘棒质量分数达到一定值(010%) 中添加粘尘棒溶液对接触角以及润湿时间的影 后，接触角的变化也不大， 响.通过对粘尘棒溶液表面张力以及不同质量分 由图4可知，七种煤样几乎都在粘尘棒的质 数的粘尘棒溶液对各种煤体润湿边角（即接触 量分数为0.10%时，接触角的余弦值cos0趋近 角)和润湿时间的测定与分析，结果证明，注水中 于1，也就是接触角为0°，此时的表面张力为临 采用粘尘棒可有效降低煤样的接触角，大大降低 界表面张力.通过分析计算并反复验证，这七种 润湿时间，从而降低粉尘产出量，具有良好的推 煤样的临界表面张力为35.0mN/m. 广应用前景，实验研究取得的主要成果如下. ()通过对粘尘棒溶液的表面张力性能的测 4润湿时间的测定 定，得出粘尘棒的质量分数达到一定值(01%) 考虑到粘尘棒溶液的表面张力很小，并且对 时，表面张力将不会再下降，处于一平台期，达到 煤的接触角很小，润湿时间非常短，因而采用了 最低值35.0mN/m 数码相机采集和秒表同时使用，进行时间测量与 (2)通过测定、分析不同粘尘棒溶液下七种煤 相互校正.在不同粘尘棒质量分数下七种煤样的 样的接触角发现，加了粘尘棒溶液后，接触角大 润湿时间结果见表4. 大降低（由90°降到20），同时得出了七种煤样的 润湿性的临界表面张力几乎都在粘尘棒溶液质 表4煤样在不同粘尘棒溶液下煤样所需的润湿时间 量分数约为0.10%时取得，为35.0mN/m. Table 4 Wetted time of coal samples at different concentrations of the dust-sticking bar's sdution (③)通过测定不同粘尘棒溶液下七种煤样 粘尘棒的质量分数 的润湿时间，再次验证在粘尘棒质量分数为 煤种 0(水)0.05%0.10%0.20%0.25%0.50% 0.10%0.20%时得到比较理想的结果. 192 90 13 10 5 (4)实验验证，在所采集的七个煤样中，只要 143 g 21 15 4 在水中添加粘尘棒，煤的润湿效果明显得到加 127 54 20 11 强，粘尘棒质量分数为0.10%时效果较佳，因此可 162 75 8 以推广到类似所采集煤样地质层的煤矿. 148 12 9 6 159 13 1 参考文献 入 37 19 13(0.15%)5 []傅贵.煤体预湿机理及注水防尘技术研究：[学位论文] 注：未加粘尘棒的水溶液所测定的时间都在1以上，对现场 北京：中国矿业大学北京研究生部，1994 实验数据没有太大的参考意义.T煤样在粘尘棒质量分数为 [2]王青松，金龙哲，孙金华，煤层注水过程分析和煤体润湿 0.05%的溶液中的润湿时间很短，所以就没有再测定0.25%的 机理研究.安全与环境学投，2004,41)：70 粘尘棒溶液，而测定了在015%的粘尘棒溶液中的润湿时间. 3]金龙哲，粘结式防尘技术的研究与应用：[学位论文】.北“ 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 闷卜 担 …… 刁卜 弃 …… 一 确一 一 尹 确 · ，且 八 的 划名想架厌奚那 ︸ 冲‘份‘月 住称斟扮以明卜 ‘ 山 ‘ 一 占 日‘ ‘ 粘尘棒 的质量分数 肠 图 煤样 的接触 角的余 弦值 与钻尘 棒质 分致 的关系 廿 伍 姐 咖 翻 初比 介 如 七 一血苗 根据 表 可 知 ， 煤 对 水 的接 触 角接近 俨 ， 而 对 加 了粘尘棒 溶液 后 ， 接 触 角立 即变小 由 俨 降 到 ， 甚至 可 以降到 ， 粘尘 棒 大 大 降低 了水 溶液与煤 体 的表 面 活性 能 ， 增加 了煤体 的润湿 性 能 但 是 当粘尘 棒质 量 分数达 到 一 定值 后 ， 接触 角 的变化 也不 大 由图 可 知 ， 七种煤样几 乎 都在粘 尘 棒 的质 量 分 数 为 时 ， 接 触 角 的余 弦值 趋 近 于 ， 也就 是接触 角为 ， 此 时 的表 面 张 力 为临 界表 面 张 力 通 过 分 析计 算并反 复验 证 ， 这 七种 煤样 的 临界表 面 张力 为 由表 可 知 ， 如 果 不加 粘尘棒 ， 注 水润湿煤样 需要 的 时 间很长 ， 不适 合煤矿 的开采 工 作 ， 因此 添 加粘尘 棒是 必 要 的 通过表 中数据分析 以及 生 产 实 践可 以得 出 ， 润湿 时 间在 左 右 比较适 宜 ， 从而推 导 出 弋 禅煤样最佳 的粘尘棒质量 分数 为 ， 煤样 为 ， 从 上 面 的分 析可 知 ， 煤层注 水湿润 效果 主要 取 决于注 入 水溶液 的表 面 张力 ， 在煤层注 水 中添 加粘 尘棒是有效提 高煤层 注水湿 润 效 果 的措 施 ， 并且添 加 工 艺简单 ， 方便 实用 综合考虑接触 角 、 润湿 时 间及 经济效益 各 因素 ， 选择粘尘 棒 的质 量 分数 为 的溶液 比较合 适 润湿 时 间的测 定 考虑到粘 尘棒溶 液 的表 面 张力很 小 ， 并且对 煤 的接触 角很 小 ， 润湿 时 间非常短 ， 因而采 用 了 数码 相机采集和 秒表 同时使用 ， 进行 时 间测 量与 相 互校正 在不 同粘尘棒质 量 分数 下七种煤样 的 润 湿 时 间结 果 见表 表 煤样在 不 同粘尘 棒溶液下 煤样所摇的润湿时间 几城 七“ 廿血彻 咖加加” 卜 时址址 加 ， 扣 煤种 粘尘棒 的质量 分数 水 力 尹 一 注 未加粘尘棒的水溶液所测 定的时间都在 以上 ， 对 现场 实验数据没 有太大 的参考意义 尹 煤样在粘尘棒质量 分数 为 的溶液 中的润湿 时 间很短 ， 所 以就 没有再测定 的 粘尘棒溶液 ， 而 测定 了在 的粘尘棒溶液 中的润湿 时间 结论 首次分析 、 研 究 了在 国 内矿 山煤 层注 水 工 艺 中添 加粘尘棒溶 液对 接触 角 以及 润 湿 时 间 的影 响 通 过对粘尘棒溶液表 面张 力 以及不 同质量分 数 的粘 尘 棒 溶 液对 各 种 煤体润 湿 边 角 即接 触 角 和润湿 时 间的测 定与分 析 ， 结果证 明 ， 注 水 中 采用粘尘棒 可有效 降低 煤样 的接触 角 ， 大大 降低 润湿 时 间 ， 从 而 降低 粉尘 产 出量 ， 具 有 良好 的推 广 应 用 前景 实验研 究取 得 的主 要 成 果 如 下 通 过对 粘尘 棒 溶液 的表 面 张 力 性 能 的测 定 ， 得 出粘 尘 棒 的质 量 分数 达 到 一 定 值 时 ， 表 面 张力将不会 再 下 降 ， 处 于一平 台期 ， 达 到 最低 值 通 过测定 、 分析不 同粘尘棒溶液 下七种煤 样 的接触 角发现 ， 加 了粘尘棒溶液后 ， 接触 角大 大 降低 由 降到 ， 同时得 出 了七 种 煤样 的 润 湿 性 的 临界 表 面 张 力 几 乎都在 粘尘 棒 溶 液质 量 分 数 约 为 时取 得 ， 为 通 过 测 定 不 同 粘 尘 棒 溶 液 下 七 种 煤 样 的润 湿 时 间 ， 再 次 验 证 在 粘 尘 棒 质 量 分 数 为 时得 到 比较 理 想 的结果 实验验证 ， 在所 采集 的七 个煤样 中 ， 只 要 在水 中添 加粘 尘棒 ， 煤 的润湿 效 果 明显 得 到 加 强 ， 粘尘棒质量分数 为 时效果较佳 ， 因此 可 以推 广 到类似所采集煤样地质 层 的煤矿 参 考 文 献 【 傅 贵 煤体预湿 机理及 注水 防尘技术研 究 【学位论文 北京 中国矿业大学北京研究生 部 ， 王 青松 ， 金龙哲 ， 孙 金华 煤层 注 水过程分析和煤体润湿 机理研究 安全与环境学报 ， ， 金龙哲 粘结式防尘 技术 的研 究与应用 学位 论文 北