复合表面活性剂对疏水煤体协同润湿效应研究

作者：林明磊; 刘建国^*; 金龙哲; 王天暘; 欧盛南; 张洪玥; 丁尧; 陈长岭

来源：煤矿安全, 2023, 54(04): 1-10.

DOI：10.13347/j.cnki.mkaq.2023.04.002

• 煤尘
• 煤层注水
• 表面活性剂
• 润湿性
• 协同效应
• 粉尘防治

为提高煤层注水减尘效率，选取了2种非离子与2种阴离子表面活性剂，研究了不同质量分数下单体与复合表面活性剂溶液表面张力及其对疏水煤尘润湿特性的变化规律（接触角与自然沉降速率），对比分析了复合表面活性剂溶液对疏水煤体的协同润湿效应，探讨了协同润湿机理，并对其开展了煤层注水现场验证试验。实验结果表明：4种表面活性剂在超过临界胶束浓度后对煤尘的润湿性仍不断增强，非离子表面活性剂TX-100与阴离子表面活性剂DSS之间具有显著协同润湿效应，且该效应随溶液浓度增加呈增强趋势，复合表面活性剂在1%质量浓度时较TX-100、DSS单体表面活性剂协同润湿率分别达60.06%、132.03%，即高浓度复合表面活性剂溶液对疏水煤体具有显著协同润湿效应。利用界面化学理论对该协同润湿机理分析得到：在高浓度复合表面活性剂溶液中，表面活性剂胶束解离速率的大幅提升是其对疏水煤尘具有协同润湿效应的关键原因。为验证该协同润湿效应，在杨柳煤矿1076综掘工作面进行煤层注水现场试验，试验结果发现：利用添加1%质量分数的TX-100:DSS复合表面活性剂溶液进行注水后，综掘巷减尘率达71.04%，较仅添加0.05%TX-100溶液提高了43.45%，验证了高浓度复合表面活性剂对疏水煤体具有显著协同润湿效应。

• 单位
  北京科技大学; 淮北矿业股份有限公司