黏土棒煤層注水減塵技術(shù)

張華強(qiáng)

（大同煤礦集團(tuán)臨汾宏大豁口煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 041000）

煤層注水減塵既能抑制回采過(guò)程中伴生的大量煤塵，又能使煤層的構(gòu)造裂隙中原生煤塵喪失飛揚(yáng)能力，是一種最為積極有效的防塵技術(shù)，是一種治本的防治方法[1-5]。

1 工作面概況

黏土棒煤層注水減塵技術(shù)應(yīng)用于某綜采工作面。礦井設(shè)計(jì)開采二疊紀(jì)山西組的3號(hào)煤層，煤層厚度5.33～7.29 m，平均厚度6.45 m。煤層賦存穩(wěn)定，走向南北，傾向向西，傾角 3°～11°，平均傾角 5°，可采指數(shù)為1，變異指數(shù)為3.6%，普氏硬度系數(shù)f＝0.8－1。煤種為SM、PSM、PM，煤質(zhì)優(yōu)良，是理想的工業(yè)用煤。

2 黏土棒制作工藝

為提高注水效果，在研究黏土棒配方的基礎(chǔ)上，制作出了一種能直接插入注水鉆孔的棒狀黏土劑制作工藝，其工藝流程如圖1所示。

圖1 黏土棒制作工藝流程圖

為求簡(jiǎn)便，通過(guò)以下生產(chǎn)工藝完成了黏土棒的制作。

先將生產(chǎn)高效抑塵劑的基料（氯化鈣、氯化鎂）放入熔爐爐中高溫加熱，加熱至約300℃。使抑塵劑基料受熱熔化成液態(tài)。同時(shí)，加入輔料到熔爐，通過(guò)不斷攪拌與液態(tài)基料均勻混合。全部熔化后用大舀子盛上熔化后的液態(tài)抑塵劑，然后依次倒入到黏土棒模具里。黏土棒模具是插在裝模具用的手推車?yán)?，這個(gè)手推車有若干與黏土棒模具相匹配的洞，這些洞起著固定模具的作用，手推車底下是用耐火材料墊著的。全部倒入后待到冷卻凝固成固態(tài)后，人工將模具掰開，取出里面的黏土棒。根據(jù)以上生產(chǎn)工藝，批量生產(chǎn)了若干根（每根長(zhǎng)500 mm、直徑在50～70 mm之間）黏土棒產(chǎn)品，供煤層注水應(yīng)用。

3 注水鉆孔布置與注水時(shí)間要求

為檢驗(yàn)黏土棒煤層注水的實(shí)際防塵效果，以便進(jìn)一步改進(jìn)黏土棒的防塵性能，需要嚴(yán)格規(guī)范注水參數(shù)的測(cè)定方法，明確要求煤層注水鉆孔布置、注水時(shí)間等。鉆孔開孔位置距離煤層頂板約1 m。為了保證鉆孔煤層注水效果，順煤層所打的每一個(gè)注水鉆孔，鉆孔間距35 m，鉆孔深度均在40 m以上，各鉆孔的封孔深度均為4.5 m。鉆孔傾角10°，與煤層傾角保持一致。采用水泥砂漿封孔，砂漿比例為1∶1，設(shè)計(jì)封孔長(zhǎng)度5 m。為了便于分別測(cè)定普通注水與添加黏土棒注水的降塵效果和濕潤(rùn)半徑，在綜采工作面鉆孔3個(gè)，鉆孔位置如下頁(yè)圖2所示，0號(hào)鉆孔為未注水鉆孔；1號(hào)鉆孔為添加黏土棒注水鉆孔；2號(hào)鉆孔為正常注水鉆孔。

注水時(shí)間應(yīng)以注水煤層的盡可能充分濕潤(rùn)為標(biāo)準(zhǔn)，兼顧現(xiàn)場(chǎng)采掘生產(chǎn)工序的基本要求，確定每個(gè)注水鉆孔累計(jì)注水時(shí)間至少不低于48 h。

4 注水應(yīng)用效果

根據(jù)該綜采工作面生產(chǎn)情況，在未注水、普通注水、添加黏土棒注水三個(gè)方面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，具體測(cè)定結(jié)果如圖3所示。

圖2 綜采工作面注水鉆孔布置示意圖

圖3 粉塵濃度比較圖

根據(jù)下式計(jì)算普通煤層注水方法及添加棒注水的降塵率，如圖4所示。

圖4 黏土棒注水與普通注水降塵率比較

煤層注水的降塵率計(jì)算：

由圖3和圖4可知，在煤層注水條件并不是很好的情況下，黏土棒煤層注水方法仍可達(dá)到59.1%～75.7%，比傳統(tǒng)煤層注水工藝的降塵率提高了21.6%～40.1%。

注水結(jié)果表明，不使用黏土棒鉆孔注水72 h，只能鉆孔注水2.5 m3，添加黏土棒注水72 h后，能鉆孔注水23 m3，提高了注水速度和效率。在較短的時(shí)間內(nèi)，達(dá)到了傳統(tǒng)注水工藝長(zhǎng)時(shí)間注水才能達(dá)到的潤(rùn)濕煤體效果；分別在采煤工作面、煤機(jī)司機(jī)位置及下風(fēng)流10 m人行道處進(jìn)行采集粉塵分析。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施該技術(shù)證明，煤層注水能有效降低工作面粉塵濃度，黏土棒煤層注水方法仍可達(dá)到59.1%～75.7%，比傳統(tǒng)煤層注水工藝的降塵率提高了21.6%～40.1%，對(duì)煤礦防塵起到積極的促進(jìn)作用。