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煤礦粉塵源頭抑制與精準防控基礎研究及關鍵技術 版權信息
- ISBN：9787030703552
- 條形碼：9787030703552 ; 978-7-03-070355-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
煤礦粉塵源頭抑制與精準防控基礎研究及關鍵技術 本書特色
本書聚焦源頭抑塵、精準降塵，煤巖截割產塵機理、表面活性劑潤濕煤塵機理、抑塵泡沫基礎特性等研究內容在理論或方法上有重要創新.
煤礦粉塵源頭抑制與精準防控基礎研究及關鍵技術 內容簡介
本書是以煤礦粉塵源頭抑制與精準防控為內容的學術專著，介紹了煤礦源頭抑塵與精準降塵的內容體系和**研究成果。全書共分為7章。其中，第1章介紹煤礦粉塵的危害、防治形勢和源頭防控理論與技術的發展現狀；第2～5章為基礎研究部分，主要涉及煤巖截割產塵機理、礦井采掘工作面粉塵時空分布演化規律、煤塵潤濕特性及改善原理、礦山抑塵泡沫基礎特性等內容；第6、7章介紹泡沫源頭抑塵技術、綜掘/綜采工作面粉塵精準防控關鍵技術等內容。
煤礦粉塵源頭抑制與精準防控基礎研究及關鍵技術 目錄
目錄
《博士后文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 煤礦粉塵的危害及其防治形勢 1
1.2 煤礦粉塵源頭防控理論與技術發展現狀 2
參考文獻 6
第2章 煤巖截割產塵特性及影響機制研究 11
2.1 綜掘工作面煤巖截割產塵機理分析 11
2.1.1 煤巖截割產塵機理的“粉化核”假說 11
2.1.2 塑性破碎區空腔擴展模型 13
2.2 單截齒破煤產塵模擬實驗系統 19
2.3 煤體理化性質對產塵特性的影響機制 23
2.3.1 工業分析組分對產塵特性的影響 24
2.3.2 煤孔隙特征對產塵特性的影響 34
2.3.3 煤體脆性對產塵特性的影響 44
2.4 截齒截割參數對產塵特性的影響機制 54
2.4.1 齒尖錐角對產塵特性的影響 57
2.4.2 侵入角度對產塵特性的影響 62
2.4.3 截割速度對產塵特性的影響 65
2.5 本章小結 67
參考文獻 68
第3章 礦井采掘工作面粉塵時空分布演化規律研究 72
3.1 煤礦井下塵源點分布及粉塵受力分析 72
3.1.1 礦井塵源點分布 72
3.1.2 粉塵的空間受力特性 73
3.1.3 煤礦粉塵在風流中的運動特性 77
3.2 綜采工作面氣載粉塵時空分布數值模擬 80
3.2.1 氣固兩相流理論 81
3.2.2 綜采工作面粉塵運移數學模型 83
3.2.3 粉塵運移模擬結果分析 88
3.3 綜掘工作面氣載粉塵時空分布數值模擬 93
3.3.1 模型建立和網格劃分 94
3.3.2 模擬結果分析 96
3.4 本章小結 103
參考文獻 103
第4章 煤塵潤濕特性及其改善原理研究 107
4.1 煤塵宏微觀潤濕特性實驗研究 107
4.1.1 煤塵化學性質對其潤濕性的影響 107
4.1.2 呼吸性煤塵潤濕特性實驗研究 115
4.2 煤塵微觀潤濕過程的分子動力學模擬方法 121
4.2.1 常用分子動力學模擬軟件 121
4.2.2 煤塵微觀潤濕過程模擬方法 122
4.3 表面活性劑潤濕煤塵機理研究 139
4.3.1 陰離子表面活性劑潤濕煤塵機理 139
4.3.2 陰-非離子表面活性劑協同潤濕煤塵機理 146
4.4 磁化提高表面活性劑濕潤性能研究 155
4.4.1 磁化改善表面活性劑性能實驗研究 155
4.4.2 磁化降低表面活性劑用量機理探究 160
4.5 本章小結 165
參考文獻 166
第5章 礦山抑塵泡沫基礎特性研究 171
5.1 抑塵泡沫形態及其影響機制 171
5.1.1 水溶性聚合物對抑塵泡沫形態的影響 171
5.1.2 氣體流量對泡沫形態的影響 183
5.2 抑塵泡沫性能影響因素與機理探討 190
5.2.1 發泡劑濃度對泡沫穩定性的影響 190
5.2.2 溫度對抑塵泡沫性能的影響 199
5.2.3 界面擴張流變特性對抑塵泡沫性能的影響 207
5.2.4 抑塵泡沫排液規律和定量模型研究 216
5.3 礦山抑塵泡沫性能定量評估方法及測試裝置 227
5.3.1 泡沫性能定量評估方法 227
5.3.2 發泡劑潤濕度測試裝置 229
5.4 抑塵泡沫性能增強原理與方法 232
5.4.1 硬水條件下提升陰離子表面活性劑起泡性能研究 232
5.4.2 水溶性聚合物改善抑塵泡沫性能研究 243
5.4.3 表面活性劑-高分子穩定劑體系改善抑塵泡沫性能研究 251
5.4.4 磁化技術改善抑塵泡沫性能研究 276
5.5 本章小結 287
參考文獻 288
第6章 源頭抑制煤礦粉塵的泡沫抑塵技術研究 295
6.1 自吸空氣式泡沫制備技術 295
6.1.1 自吸空氣-發泡劑旋流產泡裝置設計原理 296
6.1.2 射流自吸空氣特性實驗研究 305
6.2 抑塵泡沫定向射流精準噴射技術 309
6.2.1 泡沫噴射流型設計及流場參數計算 310
6.2.2 弧面泡沫噴頭性能比較及結構設計 320
6.2.3 凹弧面外導流式泡沫噴頭性能實驗 326
6.3 泡沫抑塵技術現場應用 331
6.3.1 綜采工作面泡沫抑塵應用 332
6.3.2 綜掘工作面泡沫抑塵應用 341
6.4 本章小結 347
參考文獻 348
第7章 綜掘和綜采工作面粉塵精準防控技術研究 349
7.1 實心錐噴嘴霧化特性實驗研究 349
7.1.1 實驗方案 349
7.1.2 結果與討論 352
7.2 典型水基降塵介質噴霧特性實驗研究 359
7.2.1 實驗方案 360
7.2.2 結果與討論 362
7.3 表面活性劑自動添加裝置性能實驗研究 371
7.3.1 實驗方案 371
7.3.2 結果與討論 374
7.4 壓入式通風對外噴霧流場影響數值模擬研究 383
7.4.1 模型和方法 383
7.4.2 結果與討論 387
7.5 壓入式通風綜掘工作面粉塵精準防控技術研究 396
7.5.1 梯級霧化分區除塵方法 396
7.5.2 包裹截割頭塵源抑塵 397
7.5.3 回風側空氣霧化降塵 398
7.5.4 壓力霧屏隔塵 399
7.5.5 梯級霧化分區除塵系統 400
7.6 綜采工作面粉塵分源立體防控技術研究 405
7.6.1 采煤機割煤泡沫抑塵 405
7.6.2 移架自動噴霧降塵 406
7.6.3 回風巷塵控自動噴霧降塵 407
7.6.4 轉載點封閉式控除塵 408
7.7 本章小結 409
參考文獻 410
后記 415
編后記 417
《博士后文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 煤礦粉塵的危害及其防治形勢 1
1.2 煤礦粉塵源頭防控理論與技術發展現狀 2
參考文獻 6
第2章 煤巖截割產塵特性及影響機制研究 11
2.1 綜掘工作面煤巖截割產塵機理分析 11
2.1.1 煤巖截割產塵機理的“粉化核”假說 11
2.1.2 塑性破碎區空腔擴展模型 13
2.2 單截齒破煤產塵模擬實驗系統 19
2.3 煤體理化性質對產塵特性的影響機制 23
2.3.1 工業分析組分對產塵特性的影響 24
2.3.2 煤孔隙特征對產塵特性的影響 34
2.3.3 煤體脆性對產塵特性的影響 44
2.4 截齒截割參數對產塵特性的影響機制 54
2.4.1 齒尖錐角對產塵特性的影響 57
2.4.2 侵入角度對產塵特性的影響 62
2.4.3 截割速度對產塵特性的影響 65
2.5 本章小結 67
參考文獻 68
第3章 礦井采掘工作面粉塵時空分布演化規律研究 72
3.1 煤礦井下塵源點分布及粉塵受力分析 72
3.1.1 礦井塵源點分布 72
3.1.2 粉塵的空間受力特性 73
3.1.3 煤礦粉塵在風流中的運動特性 77
3.2 綜采工作面氣載粉塵時空分布數值模擬 80
3.2.1 氣固兩相流理論 81
3.2.2 綜采工作面粉塵運移數學模型 83
3.2.3 粉塵運移模擬結果分析 88
3.3 綜掘工作面氣載粉塵時空分布數值模擬 93
3.3.1 模型建立和網格劃分 94
3.3.2 模擬結果分析 96
3.4 本章小結 103
參考文獻 103
第4章 煤塵潤濕特性及其改善原理研究 107
4.1 煤塵宏微觀潤濕特性實驗研究 107
4.1.1 煤塵化學性質對其潤濕性的影響 107
4.1.2 呼吸性煤塵潤濕特性實驗研究 115
4.2 煤塵微觀潤濕過程的分子動力學模擬方法 121
4.2.1 常用分子動力學模擬軟件 121
4.2.2 煤塵微觀潤濕過程模擬方法 122
4.3 表面活性劑潤濕煤塵機理研究 139
4.3.1 陰離子表面活性劑潤濕煤塵機理 139
4.3.2 陰-非離子表面活性劑協同潤濕煤塵機理 146
4.4 磁化提高表面活性劑濕潤性能研究 155
4.4.1 磁化改善表面活性劑性能實驗研究 155
4.4.2 磁化降低表面活性劑用量機理探究 160
4.5 本章小結 165
參考文獻 166
第5章 礦山抑塵泡沫基礎特性研究 171
5.1 抑塵泡沫形態及其影響機制 171
5.1.1 水溶性聚合物對抑塵泡沫形態的影響 171
5.1.2 氣體流量對泡沫形態的影響 183
5.2 抑塵泡沫性能影響因素與機理探討 190
5.2.1 發泡劑濃度對泡沫穩定性的影響 190
5.2.2 溫度對抑塵泡沫性能的影響 199
5.2.3 界面擴張流變特性對抑塵泡沫性能的影響 207
5.2.4 抑塵泡沫排液規律和定量模型研究 216
5.3 礦山抑塵泡沫性能定量評估方法及測試裝置 227
5.3.1 泡沫性能定量評估方法 227
5.3.2 發泡劑潤濕度測試裝置 229
5.4 抑塵泡沫性能增強原理與方法 232
5.4.1 硬水條件下提升陰離子表面活性劑起泡性能研究 232
5.4.2 水溶性聚合物改善抑塵泡沫性能研究 243
5.4.3 表面活性劑-高分子穩定劑體系改善抑塵泡沫性能研究 251
5.4.4 磁化技術改善抑塵泡沫性能研究 276
5.5 本章小結 287
參考文獻 288
第6章 源頭抑制煤礦粉塵的泡沫抑塵技術研究 295
6.1 自吸空氣式泡沫制備技術 295
6.1.1 自吸空氣-發泡劑旋流產泡裝置設計原理 296
6.1.2 射流自吸空氣特性實驗研究 305
6.2 抑塵泡沫定向射流精準噴射技術 309
6.2.1 泡沫噴射流型設計及流場參數計算 310
6.2.2 弧面泡沫噴頭性能比較及結構設計 320
6.2.3 凹弧面外導流式泡沫噴頭性能實驗 326
6.3 泡沫抑塵技術現場應用 331
6.3.1 綜采工作面泡沫抑塵應用 332
6.3.2 綜掘工作面泡沫抑塵應用 341
6.4 本章小結 347
參考文獻 348
第7章 綜掘和綜采工作面粉塵精準防控技術研究 349
7.1 實心錐噴嘴霧化特性實驗研究 349
7.1.1 實驗方案 349
7.1.2 結果與討論 352
7.2 典型水基降塵介質噴霧特性實驗研究 359
7.2.1 實驗方案 360
7.2.2 結果與討論 362
7.3 表面活性劑自動添加裝置性能實驗研究 371
7.3.1 實驗方案 371
7.3.2 結果與討論 374
7.4 壓入式通風對外噴霧流場影響數值模擬研究 383
7.4.1 模型和方法 383
7.4.2 結果與討論 387
7.5 壓入式通風綜掘工作面粉塵精準防控技術研究 396
7.5.1 梯級霧化分區除塵方法 396
7.5.2 包裹截割頭塵源抑塵 397
7.5.3 回風側空氣霧化降塵 398
7.5.4 壓力霧屏隔塵 399
7.5.5 梯級霧化分區除塵系統 400
7.6 綜采工作面粉塵分源立體防控技術研究 405
7.6.1 采煤機割煤泡沫抑塵 405
7.6.2 移架自動噴霧降塵 406
7.6.3 回風巷塵控自動噴霧降塵 407
7.6.4 轉載點封閉式控除塵 408
7.7 本章小結 409
參考文獻 410
后記 415
編后記 417
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煤礦粉塵源頭抑制與精準防控基礎研究及關鍵技術 節選
第1章 緒論 煤炭是我國的主要能源和重要的工業原料，但煤礦建設和生產過程中產生的粉塵直接威脅礦井安全生產，損害職工身心健康，破壞礦區生態環境。煤礦粉塵防治是實現煤炭工業安全、健康、綠色發展的重大需求和緊迫任務。本章扼要介紹煤礦粉塵的危害與防治形勢、煤礦粉塵源頭防控理論與技術發展現狀。 1.1 煤礦粉塵的危害及其防治形勢 煤礦粉塵是煤炭開采活動中昀主要的職業病危害因素。煤礦工人長期吸入高濃度粉塵可導致肺部組織發生不可治愈性的纖維性病變——塵肺病，使其痛苦終生，直至因塵肺病而失去生命。塵肺病是煤礦工人昀主要、昀嚴重的職業病，廣泛存在于世界各主要產煤國。美國煤礦1970～2004年因塵肺病共計造成69337人死亡[1]，僅2000～2013年因礦工塵肺病造成的經濟損失超過56.7億美元[2]。澳大利亞在2016年篩查了248名煤礦工人，其中7.3%患有初期塵肺病[3]。1990～2013年，全球范圍內因塵肺病引起的死亡人數迅速增加[4]，其中大部分塵肺病患者來自采礦業。我國是世界上接觸粉塵和患塵肺病人數昀多的國家。截至2018年底，我國累計報告職業性塵肺病87.3萬例，約占報告職業病病例總數的90%，其中一半以上來自煤礦從業人員[5]。煤炭行業每年新增塵肺病例萬余例，如2015年和2016年新增煤礦塵肺病患者分別為14152例和16658例，分別占當年新增塵肺病總數的54.26%和59.51%[6]；每年因塵肺病死亡的人數高于同期其他各類生產事故死亡人數總和，如2012年煤礦事故死亡人數低于1400人，而塵肺病死亡則多達1800人[1]。因此，粉塵防治是煤礦職業健康工作的核心。隨著中國特色社會主義進入新時代，黨和政府把人民健康放在優先發展的戰略地位[7]。《“健康中國2030”規劃綱要》明確要求“推進職業病危害源頭治理”[8-10]，國務院發布《國務院關于實施健康中國行動的意見》要求實施職業健康保護行動，到2022年和2030年，接塵工齡不足5年的勞動者新發塵肺病報告例數占年度報告總例數的比例實現明顯下降，并持續下降[8-10]。原國家安全生產監督管理總局印發的《職業病危害治理“十三五”規劃》將“煤礦粉塵綜合治理工程”明確為六大重大工程之一[11]。 煤塵爆炸是煤礦中昀嚴重的災害之一，常造成重大人員傷亡[12]。因瓦斯爆炸沖擊波使沉積煤塵飛揚而誘發的瓦斯煤塵爆炸威力更大，破壞性極強，造成的人員傷亡和財產損失更加嚴重[13]。世界上單次死亡人數超過300人的18起特大礦難中，16起是煤塵或瓦斯煤塵爆炸事故，占死亡人數的91.6%[14]。我國國有重點煤礦中80%以上煤礦的煤塵具有爆炸危險性[15]。據統計，中華人民共和國成立以來發生的25起死亡100人以上的煤礦事故中，有14起是煤塵或瓦斯煤塵爆炸事故，共導致2359人死亡，占總死亡人數的59.7%[16]。2019年1月12日，陜西省榆林市神木市百吉礦業有限責任公司李家溝煤礦發生煤塵爆炸事故，造成21人死亡，直接經濟損失3788萬元[17]。因此，粉塵防治也是煤礦安全生產工作的重中之重。 煤礦粉塵還是井下（礦區）大氣的主要氣溶膠污染物之一。煤礦采掘、運輸、爆破、鉆孔等生產環節均會產生大量粉塵，這些微小固體顆粒懸浮于大氣中，形成固態分散性氣溶膠，給大氣環境造成嚴重污染。其中露天煤礦開采中的粉塵主要表現為對礦坑內和礦區周邊大氣的污染，井工煤礦開采中的粉塵主要表現為對井巷內和回風井出口地面大氣的污染，這些污染嚴重影響礦山形象，制約美麗礦山、綠色礦山建設。因此，粉塵防治還是煤礦環境保護的緊迫任務之一。 為防治煤礦粉塵災害，國內外過去主要采用通風排塵、噴霧降塵、煤層注水、除塵風機等技術。這些技術明顯降低了煤礦作業場所的粉塵濃度，但與各國對粉塵容許濃度做出的高標準要求[18-20]相比，還有一定差距。尤其是隨著綜采放頂煤、綜采一次采全高、大斷面巖巷綜掘等現代化開采技術的發展應用和開采強度、開采深度的增加，產塵量及呼吸性粉塵比例迅速增加，防治難度加大、防治形勢日益嚴峻，僅依靠傳統防塵降塵理論與技術難以滿足煤礦粉塵高標準防治的緊迫要求。因此，充分挖掘現有技術潛能的同時，研究煤礦粉塵防治新理論與新技術，對于實現我國煤礦粉塵防治形勢的持續根本好轉具有十分重要的理論意義和現實意義。 在這樣的背景下，作者基于在煤礦粉塵防治領域較長時期的研究與實踐，提出“煤礦粉塵源頭抑制和精準防控”的研究內容，并以之為指引開展基礎研究和技術研發工作，以豐富和發展煤礦粉塵防治理論與技術體系。 1.2 煤礦粉塵源頭防控理論與技術發展現狀 本書研究工作主要涉及煤巖產塵機理、采掘工作面粉塵運移分布規律、煤塵潤濕性與改善方法、抑塵泡沫特性、礦山泡沫抑塵技術和采掘工作面綜合防塵技術等方面。下面圍繞這幾個方面的研究現狀進行闡述與分析。 1. 煤巖產塵機理 采掘機械截割煤巖是煤礦粉塵產生的主要根源，20世紀80年代以來，國內外在機械破碎煤巖及產塵方面做了一些探索。美國賓夕法尼亞州立大學帕克分校Zipf和Bieniawski[21]采用應變能密度理論計算采動影響下的煤體破碎尺寸及臨界裂縫長度和方向，模擬了煤體受不同尺寸截割頭垂直加載后的破碎情況。西弗吉尼亞大學Khair等[22]在實驗室設計了鎬形截齒旋轉割煤裝置，用以模擬現場截割條件，探究工作參數與破碎煤塊粒徑分布之間的關系。波蘭學者Rojek等[23]利用離散元2D和3D模型模擬截割破碎過程，結果表明，3D模型模擬結果與實驗結果匹配程度較高，能夠較好地預測切割應力變化。我國在煤巖產塵機理上的研究起步較晚，康天合等[24，25]以晉東南某礦低級無煙煤為研究對象，通過改變沖擊高度和次數，進行了重錘沖擊產塵實驗研究，分析了該無煙煤沖擊產塵粒徑的分布規律，得出該煤樣沖擊產塵的質量與粒徑之間存在明顯的分形特征。Baafi和Ramani[26]利用哈氏可磨性裝置或破碎機進行的測試，研究了煤質對產塵量的影響。Organiscak和Page[27]選取煙煤進行的實驗表明，磨削過程（多道次破碎）哈氏可磨性指數（Hardgrovegrindabilityindex，HGI）與氣載粉塵濃度呈正相關關系，而軋輥破碎過程（單程破碎）HGI與產塵量呈負相關或無確切關系。Srikanth和Ramani[28]進行的單次破碎實驗，分別討論了呼吸性粉塵生成率與水分、揮發分及與固定碳含量、燃料比（固定碳/揮發分）、濕燃料比（燃料比/水分）、鏡質組反射率等煤性質的關系。黃聲樹等[29]進行的重錘沖擊產塵實驗結果表明，水分含量越高，煤的產塵能力越低。趙文彬等[30]對某焦煤樣品的單軸抗壓強度測試與落錘沖擊產塵實驗結果顯示，焦煤抗壓強度越小，產塵越多。由上可知，國內外在煤巖機械破碎及產塵方面取得了一定進展，但對煤巖破碎產塵過程、煤巖產塵影響因素和作用機制的認識還不清楚，制約了源頭減塵和精準降塵目標的實現。 2. 采掘工作面粉塵運移規律 國內外學者主要采用三種方法來研究礦井粉塵的運移規律，即物理模擬實驗、數值模擬和現場實測。譚聰等[31]建立綜采工作面的實驗模型，研究了在采煤、支架移動、放煤和運輸過程中產生的不同水分含量粉塵的濃度分布模式，同時，采用實驗模型分析不同風速下采煤過程中粉塵濃度的變化[32]。聶百勝等[33]分析了PM10和PM2.5粉塵顆粒物占總粉塵顆粒物的比例，揭示了粉塵濃度的分布規律。在采掘空間，掘進或割煤產生的粉塵隨通風風流的擴散過程屬于氣-固兩相流的范疇。相較于相似實驗存在模型簡化、耗時長等缺點，現場實測易受到生產和地質條件等因素影響，而數值模擬因高效性和靈活性被廣泛地用于研究煤礦中粉塵和風流的分布規律[34，35]。劉榮華等[36]基于氣-固兩相流理論建立了割煤過程中的粉塵擴散模型，研究了綜采工作面采煤機周圍氣流場和粉塵濃度的分布規律。譚聰等[37]采用歐拉-拉格朗日方法，模擬了綜采工作面的粉塵擴散，分析了風速、刮板輸送機轉速和滾筒轉速對切煤過程中粉塵擴散的影響。Cai等[38，39]基于計算流體力學離散顆粒模型（CFD-DPM）的氣流-粉塵耦合方法研究了綜采工作面中多個污染源的擴散和污染，并分析了不同位置的粉塵粒徑分布情況。杜翠鳳等[40]利用FLUENT軟件研究了長壓短抽式通風條件下的綜掘工作面粉塵分布規律。程衛民等[41]研究了配有附壁風筒綜掘工作面的風流及粉塵的分布。周剛等[42]利用FLUENT軟件研究了大采高綜采工作面風流-呼吸性粉塵耦合運移規律。Hu等[43]研究了綜掘工作面在不同通風速度下粉塵的擴散規律，探究了風流的流動狀態和粉塵分布特性。為了更好地掌握采掘面粉塵動態分布狀況，有必要圍繞綜掘和綜采工作面氣載粉塵時空分布規律做進一步研究。 3. 煤塵潤濕特性與改善方法 濕式降塵作為目前控制煤塵昀常用的技術手段之一[44]，其降塵效率與煤體和溶液性質息息相關。煤塵的高疏水性導致濕式降塵方法難以有效潤濕煤塵[45]，因此開展了大量煤與溶液性質方面研究。通常認為，增加水分含量可以改善煤塵的潤濕性，固定碳含量的增加會使煤塵更加疏水[46]，而胡夫[47]發現水分含量對潤濕性影響很小，灰分和揮發分對煤塵潤濕性的影響也存在一些變化[48]。此外，煤塵表面化學結構也是影響煤塵潤濕性的重要因素。程衛民等[49]發現芳香族基團和羥基是影響煤塵濕潤性的兩個主要因素，而高建廣和楊靜[50]發現酚羥基和固定碳的含量決定了其潤濕性。此外，有證據表明煤塵中的礦物質含量對潤濕性有重要影響[51]。一些研究者發現，可以通過粒度分布的分形維數來評估煤塵的表面輪廓，并且分形維數越大，煤表面越粗糙[52]。此外，Li等[53]提出，將分形維數作為定量參數可以比粉塵平均直徑（D50）更能全面地評估粉塵的粒徑分布特征。為提高噴霧等濕式降塵效率，采用在水中添加表面活性劑的方法來降低水的表面張力，提高水的霧化質量和潤濕性[54]。Kilau和Voltz[55]研究了陰離子表面活性劑和聚環氧乙烷體系的粉塵潤濕模型，發現吸附層體系的雙層結構提高了煤表面的親水性。Kilau和Pahlman[56]又研究了多種多價陰離子的鈉鹽和鉀鹽對硫酸鈉陰離子表面活性劑粉塵潤濕性能的影響，同時分析了多價陰離子電解質增強陰離子表面活性劑降塵能力的機理。Zhou等[57]研究了四種表面活性劑與粉塵的接觸角，結果表明，陰離子表面活性劑在四種表面活性劑中具有昀小的接觸角。為提高表面活性劑溶液效率，一些研究人員研究了表面活性劑和磁場之間的協同作用[58]。但過去的研究還缺少對呼吸性煤塵潤濕特性的專門研究，關于表面活性劑潤濕煤塵的機理和磁化改善降塵劑（表面性活性劑）性能的機理還認識不清，制約了煤塵潤濕性的改善。 4. 抑塵泡沫特性 泡沫抑塵是實現粉塵源頭抑制的有效途徑。研究表明，泡沫抑塵效率可提高30%以上，用水量比常規噴霧降低70%以上[59，60]。而泡沫抑塵效果在很大程度上取決于泡沫性能，如泡沫潤濕性、泡沫發泡性和泡沫穩定性等。對此，相關學者進行了一些研究。Han等[61]采用高速攝影儀通過沉降實驗探究了煤塵顆粒與泡沫之間的關系。Ren等[62]研究發現，泡沫的穩定性是影響粉塵治理效果的關鍵因素，并確定了不同發泡倍數的泡沫中粉塵顆粒與泡沫排液率的關系。Ren和Kang[63]研制出一種具有高泡沫膨脹性和潤濕性的新型發泡劑，實驗結果表明，該新型發泡劑能迅速降低固液材料的表面張力，且具有良好的發泡和潤濕能力。膨脹流變性是泡沫的重要性質之一，主要指界面黏彈性，它提供了發泡劑分子在界面上吸附行為的信息[64]。由于發泡劑分子在膜上處于動態變化，它指示液膜的硬度和韌性（影響其抗干擾能力），并作用于發泡和泡沫排液過程，進而影響發泡性和穩定性[65]。Wang等[66]討論了表面電位和表面性質對穩定性的影響。Dou和Xu[67]比較了添加羧甲基纖維素鈉和高吸水性聚合物對表面活性劑潤濕煤塵特性的影響
煤礦粉塵源頭抑制與精準防控基礎研究及關鍵技術 作者簡介
王和堂，1985年12月生，湖南耒陽人，博士，講師，碩士生導師。2014年畢業于中國礦業大學安全技術及工程專業，獲工學博士學位，并留校任教。主要從事礦山安全與環保的科研與教學工作。主持或參與重量科研項目10項；獲“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽二等獎1項，省部級(含全國性行業協會)一等獎2項、二等獎3項，發表學術論文34篇(其中SCl收錄10篇、El收錄7篇)，獲國家發明13件。曾獲博士研究生國家獎學金、江蘇省三好學生和中國礦業大學很好共產黨員、很好博士學位論文獎、很好畢業生等榮譽。
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