矿井湿喷过程的产尘特性和复合降尘外加剂的制备 - 蒋仲安; 司明理; 张国梁; 曾发镔; 李聪 (煤炭学报, 2024)
TD714; 矿井湿喷过程的粉尘污染是制约湿喷支护工程高效、清洁和安全生产的重要因素.为降低湿喷过程粉尘对作业人员的危害,提高矿山企业粉尘防治和职业健康保障的能力,运用气溶胶力学与HertzMindlin碰撞理论,构建了湿喷混凝土冲击产尘的动力学模型;并针对湿喷工艺特点,建立了湿喷混凝土相似实验装置,对不同工艺条件下的产尘特性进行分析;结合湿喷过程外加剂的降尘机制,对外加剂的减弹降尘性能进行研究,配置适用于湿喷工艺的高性能复合降尘外加剂.结果表明,湿喷过程中弥散在空气中的气溶胶颗粒粒径大部分在2μm以下,2 μm以下(不含2 μm)颗粒数占比在 90%以上.湿喷产尘主要受喷射距离、喷射压力和水灰比影响.喷射距离不宜太大或太小;随着喷射距离的增加,颗粒浓度呈先降低后增加的趋势.同样,喷射压力为 0.4 MPa时,较为合适.当压力太大时,会导致回弹率和粉尘质量浓度增加;当压力太小时,物料到达受喷面时的动能较小,不能很好地黏附在受喷面.同时,在保证物料流动性的同时,可通过减小水灰比来降低回弹率和产尘量.研制的复合降尘外加剂主要由速凝剂、络合剂、早强剂、黏结剂以及表面活性剂复配形成.通过正交实验以及优化实验,最终确定的湿喷复合降尘外加剂配方及其质量分数为:A-55%、B-3%、C-4.5%、D-0.5%、E-0.15%、水-36.85%.掺入该复合降尘外加剂后,湿喷过程粉尘质量浓度下降了约57%,有效降低湿喷过程的粉尘产生量,降尘效果明显.