淺談綜放面注水降塵技術

摘 要：該文對綜放工作面注水降塵技術進行了闡述分析，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，為現場實際注水工作提供了理論及實踐基礎。

關鍵詞：綜放工作面 降塵技術 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展和綜采放頂煤技術的推廣應用，工作面產塵能力增大，由此引發一系列的安全問題。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煤塵爆炸，給礦井的安全生產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，重者引發塵肺病。

目前，國內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，進行注水參數實驗研究，設計合理的注水參數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，水經煤體內的裂隙、孔隙均勻的滲透到煤層中，從而降低煤體產生浮游煤塵的能力。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生。3）注水能夠改變煤體的物理力學性質，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為塑性變形，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 注水參數確定

3.1 注水鉆孔參數

設計鉆孔長度為80 m，單側長鉆孔注水，結合工作面地質條件，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，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，分別代入相關參數值可求得單孔注水量。

3.3 鉆孔注水時間

根據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。為了提高煤層注水的濕潤效果，采用脈沖動壓與靜壓相結合長時間注水方法。

注水壓力可根據國內外整理出的一個開采深度與注水壓力的經驗公式求得。

3.5 單孔注水流量

根據國內外經驗，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，記錄結果；注水后，在鉆孔潤濕半徑范圍內采用刻槽法取煤樣，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研究分析，確定合理的注水參數，優化注水工藝，完善注水技術，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。

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