??摘 要:通過對(duì)桃園礦10煤層工作面不同注水工藝效果分析對(duì)比,說明添加滲透棒注水所產(chǎn)生的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的普通煤層注水工藝,具有一定得社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:添加滲透棒;煤層注水;防塵
中圖分類號(hào):TD714+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1003-496X(2006)05-0041-03
礦井粉塵是煤礦五大自然災(zāi)害之一,不僅會(huì)引起井下職工塵肺病,而且在一定條件下還能引起爆炸,嚴(yán)重威脅職工的身體健康和礦井的安全生產(chǎn)。
采煤工作面是煤礦井下主要生產(chǎn)地點(diǎn),工作人員集中,設(shè)備多而復(fù)雜,同時(shí)還是井下最主要的產(chǎn)塵源。
因此采煤工作面粉塵的防治是煤礦粉塵防治的重點(diǎn)工作之一。目前采取的主要措施有通風(fēng)排塵、個(gè)體防護(hù)、降塵和減塵等。減塵是從根本上解決產(chǎn)塵源的一種積極主動(dòng)措施,添加滲透棒煤層注水是采煤工作面減塵措施的一種新工藝,對(duì)解決產(chǎn)塵源具有十分重要的實(shí)際意義。
1 添加滲透棒煤層注水技術(shù)原理
添加滲透棒注水防塵技術(shù)是利用滲透棒的特性增大煤體注水濕潤(rùn)半徑、水分增加率、提高注水速度、控制煤體水分蒸發(fā),進(jìn)而達(dá)到從源頭上控制煤粉塵產(chǎn)生量的目的。
煤層注水添加的滲透棒原料分為基料和輔料兩部分,其中基料占90%,輔料占10%?；系闹饕煞轂槁然},它具有良好的吸濕能力;輔料由表面活性劑(降低溶液表面的張力)、增稠劑(增加溶液的粘度)、緩蝕劑(使各助劑均勻分散)等按比例混合而成。通過在煤層注水中添加滲透劑,提高了水的活力,減少了水在煤層中的張力(經(jīng)測(cè)定水表面張力由78.3 mN/m降低到37.1~42.0 mN/m),提高了水在煤體中的滲透半徑,使水分蒸發(fā)量降低。
2 添加滲透棒煤層注水在桃園煤礦的應(yīng)用
2.1 1045-1工作面添加滲透棒注水情況
1045-1工作面為炮采工作面,位于北四采區(qū)一區(qū)段左翼,工作面走向長(zhǎng)度
為便于比較普通注水與添加滲透棒注水的降塵效果和濕潤(rùn)半徑,1045-1工作面現(xiàn)場(chǎng)施工9個(gè)鉆孔,其中1#~5#為普通注水鉆孔,間距為;6#~8#為試驗(yàn)鉆孔,間距;9#、10#作為補(bǔ)測(cè)試鉆孔。所有煤層注水鉆孔開孔位置距離煤層頂板約,鉆孔傾角與煤層傾角保持一致,鉆孔深度均達(dá)以上。各鉆孔實(shí)際施工參數(shù)如表1。
注水煤體濕潤(rùn)半徑測(cè)定比較
煤體濕潤(rùn)半徑選擇以煤體注水鉆孔為中心,周圍煤體的水分增加1%的界限確定煤層注水濕潤(rùn)半徑。
通過采用鉆粉法分別對(duì)傳統(tǒng)注水及添加滲透棒注水的煤體含水量進(jìn)行測(cè)定。每次取樣在距進(jìn)回、風(fēng)巷各以及工作面中部,采集打炮眼時(shí)的鉆粉,按GB/T15334-94《煤的內(nèi)、外在水份測(cè)定方法》等標(biāo)準(zhǔn)要求,測(cè)定出各煤樣的內(nèi)在水份和外在水份。其煤樣含水量取工作面上、中、下采集煤樣水份含量的平均值。
由于煤層注水具有周期長(zhǎng),受各種因素(如封孔效果,注水壓力,注水量及工作面推進(jìn)速度等)影響大等條件限制,試驗(yàn)主要選擇了3#鉆孔和8#鉆孔進(jìn)行對(duì)比。3#鉆孔采用傳統(tǒng)的煤層注水工藝(注水壓力2.0~2.5 MPa,采用水泥沙漿封孔,砂漿比例1:1,封孔長(zhǎng)度)。8#鉆孔添加了3根滲透棒(共計(jì)約滲透藥劑),注水參數(shù)及濕潤(rùn)半徑如下表2、表3所示。
該面原煤平均含水量為2.16%。由表3可以看出,普通注水濕潤(rùn)最大半徑為左右,而添加滲透棒注水濕潤(rùn)最大半徑在以上
添加滲透棒注水與普通注水工藝粉塵濃度的比較煤層注水的降塵率可按下式計(jì)算:
c=[(G2-G1)-(G2′-G1′)]/(G2-G1)
式中 G2、G1———分別為開采未注水煤層時(shí),回采工作面進(jìn)回風(fēng)巷中測(cè)定的粉
塵濃度,mg/m;
G2′、G1′———分別為開采注水煤層時(shí),回采工作面進(jìn)回風(fēng)巷中測(cè)定的粉塵
濃度,mg/m。
根據(jù)1045-1工作面生產(chǎn)情況,選擇了3個(gè)區(qū)域?qū)ξ醋⑺⑵胀ㄗ⑺?、添加滲透棒注水粉塵情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,測(cè)定工序包括打眼、放炮、多工序、攉煤、回柱,測(cè)定結(jié)果及普通注水、添加滲透棒注水與未注水產(chǎn)塵強(qiáng)度比較情況見表4。
可見傳統(tǒng)煤層注水各工序產(chǎn)塵強(qiáng)度減少7. 1% ~25.7%,添加滲透棒注水各工序產(chǎn)塵強(qiáng)度減少12.7%~55.2%。
2.2 滲透棒防蒸發(fā)性能的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)為考察純水與不同濃度的滲透棒浸潤(rùn)煤體后,
在一定時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)情況,取1045-1工作面煤樣進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果如表5。
在井下進(jìn)行的煤體蒸發(fā)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明:①通過對(duì)比試驗(yàn)可知,煤層注水中添滲透棒可有效地控制水分蒸發(fā)現(xiàn)象。在相同條件下,煤體內(nèi)添加2%~16%(重量比)的滲透棒,可使煤體中水分蒸發(fā)量降低20%~82%;②煤體中的純水分容易蒸發(fā),不到15 d,煤體中的水分含量即由22.16%的全水分降至原煤的含水量。因此,普通注水方法的超前時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)蒸發(fā)周期確定,對(duì)于桃園礦煤體,超前時(shí)間不宜超過15 d。
注:①原煤的含水量按2.16%計(jì)算;②煤體中水分含量的損益計(jì)算公式為:煤體中水分含量的損益量=蒸發(fā)時(shí)間(d)內(nèi)的水分損益量/ (煤重+加水量+加藥量)
3 結(jié) 論
煤層注水中采用滲透棒可進(jìn)一步降低工作面回采時(shí)的粉塵產(chǎn)生量。
(1)煤體注水濕潤(rùn)半徑增大。普通注水煤體最大濕潤(rùn)半徑只達(dá),而在煤體注水中添加滲透棒,濕潤(rùn)半徑最大可達(dá)以上。
(2)煤體注水后水分增加率高。在相同條件下,添加滲透棒比普通煤層注水的水分增加75.7%。
(3)注水速度加快。與普通煤層注水相比,添加滲透棒將注水速度提高了1.6倍,取得同樣的注水效果,可減少注水時(shí)間。
(4)有效地控制水分蒸發(fā)。在相同條件下,煤體內(nèi)添加2%~16%(質(zhì)量比)的滲透棒,可使煤層水分蒸發(fā)量降低20%~82%。
(5)降塵效果顯著。與普通煤層注水相比,各工序產(chǎn)塵強(qiáng)度減少1.1%~39.7%。
作者簡(jiǎn)介:章惠敏(1960-),男,安徽宿州人,淮北礦業(yè)集團(tuán)桃園煤礦調(diào)度所工程師,長(zhǎng)期從事礦井通風(fēng)技術(shù)與管理工作。
·國(guó)外煤礦安全信息·
礦井水作為灌溉用的可行性評(píng)價(jià)
礦井水是農(nóng)業(yè)耕種的潛在水源,合理利用礦井水是環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)有利措施。但是現(xiàn)在對(duì)礦井水的使用存在著不同的看法,有人認(rèn)為礦井水中含有害的化學(xué)物質(zhì)成分等等。對(duì)礦井水的評(píng)價(jià)有下列指標(biāo):PH值、溶解鹽分的含量、一價(jià)和二價(jià)陽離子的含量、氯化物和硫酸鹽的含量。對(duì)灌溉用水的主要評(píng)價(jià)是成礦作用。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)分為:成礦作用在400 mg/L以下可以無限制的使用;在400~1 000 mg/L考慮到灌溉栽培植物的土壤條件和生物性能;在1 000~4 000 mg/L對(duì)土壤和生物是有危害的水;4 000 mg/L以上可能造成土壤的鹽漬化和抑制植物的生長(zhǎng)。對(duì)灌溉用水應(yīng)當(dāng)考慮到:決定因素之一是Na+和Ca2+離子濃度的比例相適應(yīng),其條件是Na+/Ca2+≤1。形成這個(gè)條件的可能辦法是提高Ca2+離子的濃度。在大多數(shù)情況下,為了農(nóng)業(yè)灌溉用礦井水,必須采取專門的物理-化學(xué)措施。
摘自 《УГОЛЬУКРАИНЫ》 2004 No.7
