4、截割煤尘表面活性剂降尘

目前该工作面已采取了采煤机内外喷雾、支架喷雾、个体防护等防尘措施，然而对于截割可吸入煤尘的降尘效果并不理想。为进一步降低截割煤尘对工作面环境的影响，在工作面进风巷安装表面活性剂添加装置，该添加装置以风压为动力，可将表面活性剂添加至静压水管，从而为工作面提供降尘用水。表面活性剂选用矿用塵克(C&C)系列除尘剂。

为了确定合理的表面活性剂添加浓度，分别选取了体积分数为0.01%,0.02%,0.03%,0.05%,0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%的矿用尘克(C&C)系列除尘剂进行溶液表面张力测试，溶剂选用矿井水，测试仪器选用芬兰Kibron EZ-Pi Plus便携式动态表面张力仪，采用最大拉力法记录圆环薄膜的拉伸破坏情况，从而计算出液体的表面张力。液滴表面张力越小，其与粉尘接触后，更容易黏结沉降。测试结果如图5所示。

图5矿用尘克(C&C)系列除尘剂表面张力测试结果图

由图5可以看出，矿井水的表面张力为59.1 mN/m(标况)，随着矿用尘克(C&C)系列除尘剂浓度的增加，溶液表面张力逐渐下降，当溶液体积分数超过0.1%时，其表面张力下降趋势不再明显。浓度为0.1%时矿用尘克(C&C)系列除尘剂溶液表面张力为33.2 mN/m(标况)，相比矿井水，其表面张力降低了43.82%。同时考虑矿用成本及现场操作的简便性，最终选用体积分数为0.1%矿用尘克(C&C)系列除尘剂作为大采高工作面的降尘用水。

对所选溶液进行了湿润性试验，测量仪器选用JY-PHb接触角测定仪，将煤样切成块薄片，并且用砂纸进行打磨，使其表面光滑，然后将液滴滴于煤样表面，通过摄影，计算三相界面液滴的接触角，每个样品测量3次，取其平均值。接触角越小表明溶液的湿润性越好，测试结果见表1。同时由表1可以看出，矿用尘克(C&C)系列除尘剂体积分数为0.1%时，接触角为34.27°，相比矿井水，接触角减小了53.86%，具有良好的湿润性。

表1矿用尘克(C&C)系列除尘剂接触角测试结果

通过表面活性剂添加装置将体积分数为0.1%的矿用尘克(C&C)系列除尘剂输送至采煤工作面，用于采煤机内外喷雾，以此改善采煤工作面粉尘环境。根据截割粉尘的分布特征可知，采煤机下风侧滚筒处的粉尘质量浓度更大。因此，在采煤机组下风侧布置粉尘监测点，以此分析降尘效果。通过连续多次监测后发现，表面活性剂采用后截割煤尘可吸入煤尘的降尘效率为48.37%～53.91%，呼吸性粉尘的降尘效率为39.57%～45.11%，取得了较好的降尘效果。

5、结论

1)采煤机顺风运行时，测点1(上风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为561、489、231 mg/m3。测点2(下风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为609、508、245 mg/m3；采煤机逆风运行时，测点1(上风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为577、495、242 mg/m3；测点2(下风侧滚筒)处的PM10,PM5,PM2.5的平均粉尘质量浓度分别为614、522、256 mg/m3。

2)无论顺风还是逆风，受测点1处割煤、采煤机组空间内落煤的影响，位于下风侧的测点2处的PM10,PM5粉尘质量浓度波动范围更大，其PM10,PM5粉尘质量浓度大于测点1处的；而对于PM2.5，下风侧测点2处的PM2.5粉尘质量浓度波动范围比测点1处更小，其PM2.5粉尘质量浓度大于测点1处的。

3)顺风时测点1处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度低于逆风时的。逆风时测点2处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度大于顺风时的。

4)通过表面张力测试和接触角测试，体积分数为0.1%时矿用尘克(C&C)系列除尘剂溶液表面张力为33.2 mN/m(标况)，接触角为34.27°，相比矿井水，其表面张力降低了43.82%，接触角减小了53.86%，具有良好的湿润性。选取浓度为0.1%的矿用尘克(C&C)系列除尘剂，对工作面进行表面活性剂降尘，其截割可吸入煤尘的降尘效率为47.32%～52.81%，呼吸性粉尘的降尘效率为36.55%～43.16%。