??摘 要:通過對桃園礦10煤層工作面不同注水工藝效果分析對比,說明添加滲透棒注水所產(chǎn)生的各項經(jīng)濟指標均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的普通煤層注水工藝,具有一定得社會經(jīng)濟效益和推廣應用價值。
關鍵詞:添加滲透棒;煤層注水;防塵
中圖分類號:TD714+.4 文獻標識碼:B 文章編號:1003-496X(2006)05-0041-03
礦井粉塵是煤礦五大自然災害之一,不僅會引起井下職工塵肺病,而且在一定條件下還能引起爆炸,嚴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,工作人員集中,設備多而復雜,同時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工作之一。目前采取的主要措施有通風排塵、個體防護、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,對解決產(chǎn)塵源具有十分重要的實際意義。
1 添加滲透棒煤層注水技術原理
添加滲透棒注水防塵技術是利用滲透棒的特性增大煤體注水濕潤半徑、水分增加率、提高注水速度、控制煤體水分蒸發(fā),進而達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%。基料的主要成份為氯化鈣,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半徑,1045-1工作面現(xiàn)場施工9個鉆孔,其中1#~5#為普通注水鉆孔,間距為;6#~8#為試驗鉆孔,間距;9#、10#作為補測試鉆孔。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,鉆孔深度均達以上。各鉆孔實際施工參數(shù)如表1。
注水煤體濕潤半徑測定比較
煤體濕潤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半徑。
通過采用鉆粉法分別對傳統(tǒng)注水及添加滲透棒注水的煤體含水量進行測定。每次取樣在距進回、風巷各以及工作面中部,采集打炮眼時的鉆粉,按GB/T15334-94《煤的內(nèi)、外在水份測定方法》等標準要求,測定出各煤樣的內(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,受各種因素(如封孔效果,注水壓力,注水量及工作面推進速度等)影響大等條件限制,試驗主要選擇了3#鉆孔和8#鉆孔進行對比。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,封孔長度)。8#鉆孔添加了3根滲透棒(共計約滲透藥劑),注水參數(shù)及濕潤半徑如下表2、表3所示。
該面原煤平均含水量為2.16%。由表3可以看出,普通注水濕潤最大半徑為左右,而添加滲透棒注水濕潤最大半徑在以上
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算:
c=[(G2-G1)-(G2′-G1′)]/(G2-G1)
式中 G2、G1———分別為開采未注水煤層時,回采工作面進回風巷中測定的粉
塵濃度,mg/m;
G2′、G1′———分別為開采注水煤層時,回采工作面進回風巷中測定的粉塵
濃度,mg/m。
根據(jù)1045-1工作面生產(chǎn)情況,選擇了3個區(qū)域對未注水、普通注水、添加滲透棒注水粉塵情況進行了現(xiàn)場測定,測定工序包括打眼、放炮、多工序、攉煤、回柱,測定結果及普通注水、添加滲透棒注水與未注水產(chǎn)塵強度比較情況見表4。
可見傳統(tǒng)煤層注水各工序產(chǎn)塵強度減少7. 1% ~25.7%,添加滲透棒注水各工序產(chǎn)塵強度減少12.7%~55.2%。
2.2 滲透棒防蒸發(fā)性能的現(xiàn)場對比試驗為考察純水與不同濃度的滲透棒浸潤煤體后,
在一定時間內(nèi)的蒸發(fā)情況,取1045-1工作面煤樣進行試驗,結果如表5。
在井下進行的煤體蒸發(fā)對比試驗結果表明:①通過對比試驗可知,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間應根據(jù)實測蒸發(fā)周期確定,對于桃園礦煤體,超前時間不宜超過15 d。
注:①原煤的含水量按2.16%計算;②煤體中水分含量的損益計算公式為:煤體中水分含量的損益量=蒸發(fā)時間(d)內(nèi)的水分損益量/ (煤重+加水量+加藥量)
3 結 論
煤層注水中采用滲透棒可進一步降低工作面回采時的粉塵產(chǎn)生量。
(1)煤體注水濕潤半徑增大。普通注水煤體最大濕潤半徑只達,而在煤體注水中添加滲透棒,濕潤半徑最大可達以上。
(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)塵強度減少1.1%~39.7%。
作者簡介:章惠敏(1960-),男,安徽宿州人,淮北礦業(yè)集團桃園煤礦調(diào)度所工程師,長期從事礦井通風技術與管理工作。
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礦井水作為灌溉用的可行性評價
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)境保護的一項有利措施。但是現(xiàn)在對礦井水的使用存在著不同的看法,有人認為礦井水中含有害的化學物質成分等等。對礦井水的評價有下列指標:PH值、溶解鹽分的含量、一價和二價陽離子的含量、氯化物和硫酸鹽的含量。對灌溉用水的主要評價是成礦作用。根據(jù)此標準分為: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。對灌溉用水應當考慮到:決定因素之一是Na+和Ca2+離子濃度的比例相適應,其條件是Na+/Ca2+≤1。形成這個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-化學措施。
摘自 《УГОЛЬУКРАИНЫ》 2004 No.7
