【试述采煤煤层注水防尘设计】倾斜煤层采煤方法

　　摘 要：煤层注水防尘技术在机理研究、应用研究等方面都有了长足的发展，在煤矿企业中得到了好评。就笔者根据自己的实际工作情况得知，煤层注水防尘技术是目前我国煤炭企业控制采煤工作面产尘量的最为有限手段。文章结合案例阐述了注水防尘设计，得出结论，最后提出一些建议或意见。
　　关键词：煤矿；煤层；注水防尘；案例设计
　　中图分类号：TD79 文献标识码：A
　　
　　概述
　　近年来，随着我国煤炭开采深度的不断加大及开采难度的增加，一些高地温、高爆性以及较复杂结构地区煤层的出现，我国诸多的煤矿企业对采煤煤层注水防尘技术提出了新的要求。
　　就目前我国的采煤煤层注水防尘技术它是通过钻孔并利用水的压力将水注入即将回采的煤层中，注入煤层中的水沿着煤的裂隙向被裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与孔隙之中，增加煤体的水分，使煤体得到预先湿润，以减少采煤时产生浮游粉尘的能力。就笔者根据自己的实际工作情况得知，煤层注水降低粉尘浓度，是主要与煤体的水分含量、注水后水分增量和湿润均匀程度有很大的直接关系。可以这样说，煤层注水防尘技术是目前我国煤炭企业控制采煤工作面产尘量的最为有限手段。
　　1.采煤煤层注水防尘技术工作原理
　　就我国目前的条件，具体说来煤炭企业采煤煤层工作面注水防尘是在煤层开采之前，打许多钻孔，注入高压水，在煤体内水依靠注水压力和毛细管力，克服裂隙面和孔隙通道的阻力及煤层瓦斯压力，当水进入煤层后，沿较大裂隙以较快的流速逐渐包围被裂隙分割的煤体，再以较低的流速进入各种细微孔隙，充分湿润煤体，达到防尘的目的。在这里面，水的除尘机理主要体现在：(1)有效包裹煤体的每个细小部分，当煤体在开采中破碎时，避免细粒煤尘的飞扬;（2）水的湿润作用使煤体塑性增强，脆性减弱。当煤体受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少了煤体被破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。
　　但我们要注意，目前煤层注水属于三维线性渗流，要考虑源汇项、毛细管和分子扩散的综合作用，在实际操作中要酌情考虑这些问题，避免出现煤层滑落等事故。
　　2.采煤煤层注水防尘案例设计
　　2.1案例设计有关依据。某煤矿采用二1煤层厚度为0～23.8m，平均4.62 m。二1煤层为黑色，玻璃光泽。煤层结构比较简单，但是层理不是很明显，机械强度特低，视密度为1.6t/立方米。据当地地质储量来看，原煤水分平均1.0%，灰分18.96%，挥发分为5.68%，全硫0.34%。属低水、低灰等等无烟煤。按规定，当煤层原有自然水份小于4%，孔隙率大于4%时，煤层应及时采取注水防尘。
　　2.2案例设计具体办法
　　2.21注水方法。在这里，煤炭企业可以采用短孔煤壁注水方式，注水孔沿回采工作面煤壁布置，钻孔垂直于煤壁，等到全部工序在准备班完成，二个循环注一次。
　　2.22注水参数
　　这个注水参数是指钻孔直径：d=42mm（等于炮眼直径，采用煤电钻打眼），钻孔长度是L=2.5m，注水压力和注水速度分别是1.0～1.5Mpa， 钻孔间距：B=3m。在注水时间上，我们可以选取0.2h左右，这是在注水速度在1.5立方米/h情况下。
　　2.23注水设备
　　煤矿企业的采煤工作面我们可选用XRB40/200型乳化液泵和X4RX乳化液箱，公称流量40L/min，公称压力20MP，注水时采用减压阀，压力1.0～1.5MP，每次注4～5孔。具体设备有，中压钢丝编织胶管30m，钢制三通20 个，注水表DC-2/160标准的2个，水箱利用乳化液箱，容积1000L，或自制钢水箱，容积1.0立方米大小2个等。
　　2.3结论分析与总结
　　我们通过以上某煤矿企业采煤煤层注水防尘技术的分析，一方面可提高采煤层面的回采率，工效及产量，降低采煤工人的劳动强度。另一方面可有效地降低煤矿井下采煤工作面的灾害事故，改善环境，提高工效，促进安全生产。经过理论联系实际，具体得出以下结论
　　2.31 煤层注水的钻孔布置和注水参数的合理确定，是影响煤层注水关键的因素。
　　2.32 煤层注水可使采煤司机及下风流10rn处降尘率达80%。
　　2.33 有效改善了煤体应力集中及支承压力和上覆岩层对煤体的影响，减少或防止了冲击地压的危害。
　　3.对采煤煤层注水防尘工作的建议或意见
　　根据多年来笔者的实际工作情况来看，目前我国的一些煤矿企业采煤作业区较为复杂，在实际工作中，会出现这样那样的工作困难，为此，笔者在此提出一些建设性的意见或建议，仅供同行参考。
　　3.1不断加强注水防尘机械的有效开发
　　目前，在国外先后进行了"吸尘滚筒"的研究，他们在一定程度上走在了世界的前列。我国也应在借鉴国外煤矿防尘技术经验基础上,设计研究试验适合于我国煤矿具体特点的吸尘滚筒,从根本上改善综采放顶煤工作面的劳动条件。除此之外，还要不断提高喷雾压力，它是解决喷嘴堵塞和加大喷雾降尘强度的有效措施之一。
　　3.2不断加强煤层注水工艺参数及配套设备的研究
　　在这方面，我国对煤体注水的研究，虽然经过30多年的发展，但还是不够，不能满足日益发展的需要。所以要针对开采煤层特征和采煤工艺的特殊性采取相应的注水方式和参数(包括选用适宜的湿润剂)，使煤层预先注水真正收到较好的防尘效果。同时，对于厚煤层，应进一步研究能适应打长钻孔的钻机和钻具，研究注水钻孔的合理布置方式，以便在煤层的厚度方向打双排钻孔或上下交错的钻孔，实现湿润全工作面的煤体，提高注水降尘的效果。
　　参考文献
　　[1]王维虎.煤层注水防尘技术的应用现状及展望[J].煤炭科学技术，2011，V39(1)：57-60.
　　[2]综掘工作面综合降尘技术在葛泉矿的应用-中国煤炭-2011，37(7).
　　[3]张炜.大倾角厚煤层注水防尘技术应用[J]. 煤炭工程，2010，1(9)：0-0.

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