淺談綜放面注水降塵技術(shù)

摘 要：該文對綜放工作面注水降塵技術(shù)進行了闡述分析，概況了注水降塵機理，同時對工作面注水參數(shù)進行了設計研究，明確了動壓注水壓力、注水時間及單孔注水流量，為現(xiàn)場實際注水工作提供了理論及實踐基礎。

關(guān)鍵詞：綜放工作面 降塵技術(shù) 煤層注水 降塵效果

中圖分類號：TD714文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0018-01

隨著采煤機械化的發(fā)展和綜采放頂煤技術(shù)的推廣應用，工作面產(chǎn)塵能力增大，由此引發(fā)一系列的安全問題。主要包括兩方面：一方面，高濃度粉塵不僅能夠嚴重污染工作面環(huán)境，從而降低機械設備的使用壽命，同時當粉塵濃度達到一定濃度時可能引發(fā)煤塵爆炸，給礦井的安全生產(chǎn)及職工人身安全造成極大損害。另一方面，職工長期在高濃度粉塵環(huán)境中工作，吸入大量煤塵，對身體健康造成嚴重影響，輕者患呼吸道炎癥，重者引發(fā)塵肺病。

目前，國內(nèi)外通常采用的降塵措施主要有采煤機安裝噴霧、煤層注水降塵，采煤機二次負壓降塵措施，其中煤層注水降塵是最根本的降塵措施。因此，進行注水參數(shù)實驗研究，設計合理的注水參數(shù)是保證注水效果的重要方法。

1 注水降塵機理分析

煤層注水降塵的實質(zhì)是用壓力水預先潤濕開采的煤體，使其在開采過程中減少粉塵的產(chǎn)生，是一種從源頭降低粉塵濃度的方法。煤體通過鉆孔注入壓力水，水經(jīng)煤體內(nèi)的裂隙、孔隙均勻的滲透到煤層中，從而降低煤體產(chǎn)生浮游煤塵的能力。水的降塵作用主要有以下三個方面：1）將煤體內(nèi)的原生煤塵潤濕，水進入孔隙后，可以將未開采煤層中的原生煤塵提前預濕；2）將煤體內(nèi)的細小部分充分包裹起來，當煤體由于開采破碎時能夠預防浮游煤塵的產(chǎn)生。3）注水能夠改變煤體的物理力學性質(zhì)，注水后的煤體塑性增強，脆性減弱，當煤體收到外力破碎時，由原來的脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，從而減少了煤體破碎為塵粒的可能性。

2 注水工藝簡介

針對趙莊二號井1303綜放工作面煤塵大的特點，在采用采煤機噴霧的基礎上，在工作面超前位置打注水鉆孔進行煤層注水降塵，具體工藝簡介如下：在1303工作面軌道順槽超前40 m位置開始打注水鉆孔，鉆孔長度為80 m，三個鉆孔為一組并聯(lián)注水；安裝脈沖動壓注水泵和注水管路及壓力表、流量表、分流器等附屬裝置，采用水泥注漿封孔的方法進行封孔，封孔長度為12 m，封孔后冷卻24 h后，即可開始進行動壓注水，當流量表不變化時，即可以停止該組鉆孔的注水工作。

3 注水參數(shù)確定

3.1 注水鉆孔參數(shù)

設計鉆孔長度為80 m，單側(cè)長鉆孔注水，結(jié)合工作面地質(zhì)條件，鉆孔傾角設計為11°；為了便于封孔，成孔直徑為75 mm，封孔段擴孔直徑為94 mm；為了進一步確定合理的注水鉆孔間距，設計三組鉆孔間距對比試驗，三組鉆孔間距分別為15 m、10 m、8 m，根據(jù)注水量及降塵效果確定最佳注水間距為10 m。

3.2 鉆孔注水量

單孔注水量按公式

計算可得，K為漏水系數(shù)，B為鉆孔間距，L為鉆孔長度，M為煤層厚度，W為煤層密度，q為噸煤注水量，分別代入相關(guān)參數(shù)值可求得單孔注水量。

3.3 鉆孔注水時間

根據(jù)煤層的滲透特性和鉆孔長度選擇注水泵，確定2BZ-40/12注水泵后可確定每孔的注水時間，選用2BZ-40/12型脈沖注水泵，泵的流量為2.4 m3/h，分流每個鉆孔的流量為0.8 m3/h，注水停止標志為鉆孔煤壁“出汗”或流量表讀數(shù)不變化。

3.4 注水壓力確定

注水壓力反映了鉆孔的注水阻力，其影響因素較多，主要與煤層的透水性及瓦斯壓力有關(guān)。為了提高煤層注水的濕潤效果，采用脈沖動壓與靜壓相結(jié)合長時間注水方法。

注水壓力可根據(jù)國內(nèi)外整理出的一個開采深度與注水壓力的經(jīng)驗公式求得。

3.5 單孔注水流量

根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，趙莊二號井1303綜采工作面煤層孔隙率低、透水性差的特點，采取小流量長時間注水方法才能使煤體得到充分濕潤。取單孔注水流量為V=0.8 m3/h，通過分流器控制每個鉆孔的流量，使各注水鉆孔的注水量基本相等。

4 注水效果分析

4.1 降塵效果考察

進行工作面粉塵濃度測定，考察注水降塵率是注水工作的重要內(nèi)容。注水前后采用直讀式測塵儀進行總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度測定，比較注水前后粉塵濃度變化結(jié)果。綜放工作面煤塵測點具體布置位置為：采煤司機處、移架司機處、工作面回風巷10 m～15 m處、采煤機可下風側(cè)10 m處。

4.2 煤體含水率測定

注水前在工作面取煤樣進行含水率測定，記錄結(jié)果；注水后，在鉆孔潤濕半徑范圍內(nèi)采用刻槽法取煤樣，比較注水前后煤體含水率變化情況。

5 結(jié)語

1）煤層注水是降低綜放工作面粉塵濃度的最根本的方法，采用動壓注水能夠提高注水量，增強潤濕效果，最大限度的降低工作面粉塵濃度。

2）加強綜放工作面注水工藝技術(shù)研究分析，確定合理的注水參數(shù)，優(yōu)化注水工藝，完善注水技術(shù)，對于降低工作面粉塵濃度具有重要的意義。

3）對于趙莊二號井來說，利用脈沖動壓注水降塵是較為理想的注水方式，注水工藝簡單，經(jīng)濟合理，基本上能夠達到預期的注水效果，能夠有效解決工作面粉塵濃度過高的問題，保障工作面的安全高效生產(chǎn)。

參考文獻

[1]郭曉華，蔡衛(wèi)，馬尚權(quán)，等.表面活性劑在煤礦防降塵中的應用實驗[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2010，37（3）：27-30.

[2]姚金林，彭擔任.綜采工作面注水防塵研究[J].湖南科技大學學報，2004，19（4）：10-13.

[3]趙振保.變頻脈沖式煤層注水技術(shù)研究[J].采礦與安全工程學報，2008，25（4）：484-489.

[4]謝俊生，李德文.綜放工作面防塵及粉塵在線監(jiān)測技術(shù)研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2010，373（4）：1-3.

[5]孫文標，劉輝.煤層注水在煤礦安全中的應用及效果淺析[J].煤礦安全，2004，35（12）：24-25.