試述采煤煤層注水防塵設計

徐紀軍

（唐山礦業公司，河北 唐山 063000）

概述

近年來，隨著我國煤炭開采深度的不斷加大及開采難度的增加，一些高地溫、高爆性以及較復雜結構地區煤層的出現，我國諸多的煤礦企業對采煤煤層注水防塵技術提出了新的要求。

就目前我國的采煤煤層注水防塵技術它是通過鉆孔并利用水的壓力將水注入即將回采的煤層中，注入煤層中的水沿著煤的裂隙向被裂隙分割的煤塊滲透并儲存于裂隙與孔隙之中，增加煤體的水分，使煤體得到預先濕潤，以減少采煤時產生浮游粉塵的能力。就筆者根據自己的實際工作情況得知，煤層注水降低粉塵濃度，是主要與煤體的水分含量、注水后水分增量和濕潤均勻程度有很大的直接關系。可以這樣說，煤層注水防塵技術是目前我國煤炭企業控制采煤工作面產塵量的最為有限手段。

1.采煤煤層注水防塵技術工作原理

就我國目前的條件，具體說來煤炭企業采煤煤層工作面注水防塵是在煤層開采之前，打許多鉆孔，注入高壓水，在煤體內水依靠注水壓力和毛細管力，克服裂隙面和孔隙通道的阻力及煤層瓦斯壓力，當水進入煤層后，沿較大裂隙以較快的流速逐漸包圍被裂隙分割的煤體，再以較低的流速進入各種細微孔隙，充分濕潤煤體，達到防塵的目的。在這里面，水的除塵機理主要體現在：(1)有效包裹煤體的每個細小部分，當煤體在開采中破碎時，避免細粒煤塵的飛揚;（2）水的濕潤作用使煤體塑性增強，脆性減弱。當煤體受外力作用時，許多脆性破碎變為塑性形變，因而大量減少了煤體被破碎為塵粒的可能性，降低了煤塵的產生量。

但我們要注意，目前煤層注水屬于三維線性滲流，要考慮源匯項、毛細管和分子擴散的綜合作用，在實際操作中要酌情考慮這些問題，避免出現煤層滑落等事故。

2.采煤煤層注水防塵案例設計

2.1 案例設計有關依據。某煤礦采用二1煤層厚度為0～23.8m，平均4.62 m。二1煤層為黑色，玻璃光澤。煤層結構比較簡單，但是層理不是很明顯，機械強度特低，視密度為1.6t/立方米。據當地地質儲量來看，原煤水分平均1.0%，灰分18.96%，揮發分為5.68%，全硫0.34%。屬低水、低灰等等無煙煤。按規定，當煤層原有自然水份小于4%，孔隙率大于4%時，煤層應及時采取注水防塵。

2.2 案例設計具體辦法

2.21 注水方法。在這里，煤炭企業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，鉆孔垂直于煤壁，等到全部工序在準備班完成，二個循環注一次。

2.22 注水參數

這個注水參數是指鉆孔直徑：d=42mm（等于炮眼直徑，采用煤電鉆打眼），鉆孔長度是L=2.5m，注水壓力和注水速度分別是1.0～1.5Mpa，鉆孔間距：B=3m。在注水時間上，我們可以選取0.2h左右，這是在注水速度在1.5立方米/h情況下。

2.23 注水設備

煤礦企業的采煤工作面我們可選用XRB40/200型乳化液泵和X4RX乳化液箱，公稱流量40L/min，公稱壓力20MP，注水時采用減壓閥，壓力 1.0～1.5MP，每次注 4～5 孔。具體設備有，中壓鋼絲編織膠管30m，鋼制三通20個，注水表DC-2/160標準的2個，水箱利用乳化液箱，容積1000L，或自制鋼水箱，容積1.0立方米大小2個等。

2.3 結論分析與總結

我們通過以上某煤礦企業采煤煤層注水防塵技術的分析，一方面可提高采煤層面的回采率，工效及產量，降低采煤工人的勞動強度。另一方面可有效地降低煤礦井下采煤工作面的災害事故，改善環境，提高工效，促進安全生產。經過理論聯系實際，具體得出以下

結論

2.31 煤層注水的鉆孔布置和注水參數的合理確定，是影響煤層注水關鍵的因素。

2.32 煤層注水可使采煤司機及下風流10rn處降塵率達80%。

2.33 有效改善了煤體應力集中及支承壓力和上覆巖層對煤體的影響，減少或防止了沖擊地壓的危害。

3.對采煤煤層注水防塵工作的建議或意見

根據多年來筆者的實際工作情況來看，目前我國的一些煤礦企業采煤作業區較為復雜，在實際工作中，會出現這樣那樣的工作困難，為此，筆者在此提出一些建設性的意見或建議，僅供同行參考。

3.1 不斷加強注水防塵機械的有效開發

目前，在國外先后進行了"吸塵滾筒"的研究，他們在一定程度上走在了世界的前列。我國也應在借鑒國外煤礦防塵技術經驗基礎上,設計研究試驗適合于我國煤礦具體特點的吸塵滾筒,從根本上改善綜采放頂煤工作面的勞動條件。除此之外，還要不斷提高噴霧壓力，它是解決噴嘴堵塞和加大噴霧降塵強度的有效措施之一。

3.2 不斷加強煤層注水工藝參數及配套設備的研究

在這方面，我國對煤體注水的研究，雖然經過30多年的發展，但還是不夠，不能滿足日益發展的需要。所以要針對開采煤層特征和采煤工藝的特殊性采取相應的注水方式和參數(包括選用適宜的濕潤劑)，使煤層預先注水真正收到較好的防塵效果。同時，對于厚煤層，應進一步研究能適應打長鉆孔的鉆機和鉆具，研究注水鉆孔的合理布置方式，以便在煤層的厚度方向打雙排鉆孔或上下交錯的鉆孔，實現濕潤全工作面的煤體，提高注水降塵的效果。

[1]王維虎.煤層注水防塵技術的應用現狀及展望[J].煤炭科學技術，2011，V39(1)：57-60.

[2]綜掘工作面綜合降塵技術在葛泉礦的應用-中國煤炭-2011，37(7).

[3]張煒.大傾角厚煤層注水防塵技術應用[J].煤炭工程，2010，1(9)：0-0.