基于哈尔乌素露天煤矿爆堆粉尘润湿性的降尘实验研究

作     者：吴越晋一 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周伟

授予年度：2023年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：露天煤矿 粉尘理化特征 润湿性 化学抑尘剂 喷雾降尘 

摘      要：露天煤矿在各环节作业过程中伴随着严重的粉尘污染,且目前主要采用效率低下的传统洒水降尘方式。由于露天煤矿开采范围广,形成粉尘的方式和位置复杂,因此,应根据不同作业区域粉尘的特点,有针对性地提出抑尘方案。台阶爆破形成的爆堆在风力作用和采装扰动下会产生大量扬尘,基于此,本文以哈尔乌素露天煤矿不同爆破台阶爆堆产生的煤尘及岩尘为研究对象,现场采集不同爆破台阶的爆堆煤尘和岩尘各三组,采用室内实验和数据统计分析等方法,明确不同爆破台阶爆堆粉尘的理化特征,揭示爆堆粉尘润湿性及其影响因素,并据此复配出适合不同爆破台阶的抑尘方案。取得的主要成果如下:通过理化特征测试,分析了不同爆破台阶爆堆粉尘的粒度分布、微观形态、工业成分、矿物组分等物理化学特性,结果表明:爆堆粉尘主要以10μm～100μm的大颗粒为主;粉尘表面粗糙,呈团聚状,内部有不规则孔隙结构;煤尘为中灰、高含水量、煤化程度低的长焰煤;高岭石为煤尘的主要矿物组分,石英为岩尘的主要矿物组分。通过接触角法测试了不同台阶爆堆粉尘的润湿性,结果表明:煤尘疏水性强,需添加化学抑尘剂提高降尘效率;岩尘属于亲水性粉尘,采用清水喷雾进行抑尘。将粉尘理化参数和接触角进行相关性分析,结果表明:煤尘的粒径、比表面积、水分、灰分和挥发分大小和润湿性呈正相关,高岭石和固定碳含量与润湿性呈负相关;岩尘的粒径、比表面积和石英含量与润湿性呈正相关,高岭石含量与润湿性呈负相关。通过多元逐步线性回归分析,分别得出了影响煤尘与岩尘润湿性的最主要因素以及最佳回归方程。表面活性剂有助于降低液体表面张力,且在一定质量分数范围内,可降低与煤尘的接触角。不同的煤尘的理化性质不同,与表面活性剂的润湿作用也不相同,综合看来,快渗T与Na Cl的复配溶液在低质量分数下对三个不同台阶的煤尘润湿效果最好,最终确定0.05wt%快渗T+0.5wt%Na Cl为1#、2#煤尘的最佳抑尘方案,0.05wt%快渗T+1wt%Na Cl为3#煤尘的最佳抑尘方案。最后,通过渗透性实验和喷雾实验验证抑尘效果,发现煤尘使用复配抑尘剂后渗透性提高;三组煤尘使用复配抑尘剂喷雾降尘后,降尘效率分别可达82.5%、83%和81.4%;三组岩尘使用清水喷雾后,抑尘效率分别可达87.3%、85.3%和85.2%。论文有图41幅,表19个,参考文献88篇。