矿山抑尘泡沫基础特性及性能定量评估方法

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. 4; pp. 1584 - 1595
• Main Authors: 王和堂, 章琦, 王德明, 李星诚, 徐超航
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学 矿山瓦斯粉尘灾害技术基础研究国家级专业中心实验室, 江苏 徐州 221116 01.04.2023; 武汉理工大学 安全科学与应急管理学院, 湖北 武汉 430070; 北京大学 工学院, 北京 100871%中国矿业大学 安全工程学院, 江苏 徐州 221116; 中国矿业大学 安全工程学院, 江苏 徐州 221116%中国矿业大学 安全工程学院, 江苏 徐州 221116
• Subjects: 定量评价; foam performances; 泡沫性能; 抑尘泡沫; 矿山粉尘; mine dust; dust suppression foam; foam morphology; 泡沫形态; evaluation methodology
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2022.1747

TD714; 源头抑制粉尘产生和飞扬是矿山粉尘防控的优先方向;泡沫作为一种含有发泡剂的气液两相介质,具有接尘面积大、黏附粉尘能力强、润湿粉尘速度快的独特优势,是一种高效的抑尘手段,尤其是对呼吸性粉尘有很强的抑制能力.但过去对抑尘泡沫本身形态及性能研究较为缺乏,导致在抑尘泡沫制备与利用中有一定盲目性,制约该技术在矿山的低成本应用.为此,采用理论推导、实验研究、定量分析等相结合的方法,研究了抑尘泡沫排液过程及规律、抑尘泡沫微观形态、性能影响机制及定量评估方法.结果表明:排液因子w与发泡过程的泡沫柱高度、泡沫含液量相关,即抑尘泡沫高度越高、含液量越大,排液因子w越小,利用排液模型计算得到的排液因子w、理论排液曲线预测值与实验值有较好的一致性;泡沫尺寸分布、平均直径随发泡剂的添加浓度(质量分数)变化而变化,当发泡剂质量分数小于0.1%时泡沫均匀性较差、数量较少,提高其质量分数至一定范围(0.3%～0.6%)后,泡沫均匀性和数量都有改善,泡沫可获得较大半衰期,其形态难以被破坏,但发泡剂质量分数大于 1%时,泡沫的数量下降、大粒径气泡增多;在发泡剂中加入聚合物羟乙基纤维素的质量分数小于 0.3%时对溶液在煤尘接触角无明显影响,但质量分数增大后接触角比未添加前有所提升,在发泡性能和稳泡性能方面,加入 0.1%聚合物可达到较好地提升抑尘泡沫的产生效率和稳定性.基于从抑尘泡沫产生、输运到其作用于截割尘源全过程剖析,提出了抑尘泡沫性能的评价指标体系,并给出了抑尘泡沫性能定量评估准则及 4个评价等级的判定依据.