添加滲透棒煤層注水防塵技術的應用

章惠敏,張連福

(淮北礦業集團公司桃園煤礦,安徽宿州234116)

摘　要:通過對桃園礦10煤層工作麵不同注水工藝效果03manbetx 對比,說明添加滲透棒注水所產生的各項經濟指標均明顯優於傳統的普通煤層注水工藝,具有一定得社會經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。

采煤工作麵是煤礦井下主要生產地點,工作人員集中,設備多而複雜,同時還是井下最主要的產塵源。

因此采煤工作麵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麵減塵措施的一種新工藝,對解決產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、控製煤體水分蒸發,進而達到從源頭上控製煤粉塵產生量的目的。

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;輔料由表麵活性劑(降低溶液表麵的張力)、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(經測定水表麵張力由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工作麵添加滲透棒注水情況

1045-1工作麵為炮采工作麵,位於北四采區一區段左翼,工作麵走向長度 800 m ,傾斜長度 126 m ,煤層傾角20°~48°,平均29°,煤層平均厚度 3.61m 。工作麵地質構造較複雜,中小斷層發育,落差最大達 7.0 m 。

為便於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工作麵現場施工9個鑽孔,其中1#~5#為普通注水鑽孔,間距為 20 m ;6#~8#為試驗鑽孔,間距 60 m ;9#、10#作為補測試鑽孔。所有煤層注水鑽孔開孔位置距離煤層頂板約 1m ,鑽孔傾角與煤層傾角保持一致,鑽孔深度均達 40m 以上。各鑽孔實際施工參數如表1。

2.1.1　 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鑽孔為中心,周圍煤體的水分增加1%的界限確定煤層注水濕潤半徑。

通過采用鑽粉法分別對傳統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 10 m 以及工作麵中部,采集打炮眼時的鑽粉,按GB/T15334-94《煤的內、外在水份測定方法》等標準要求,測定出各煤樣的內在水份和外在水份。其煤樣含水量取工作麵上、中、下采集煤樣水份含量的平均值。

由於煤層注水具有周期長,受各種因素(如封孔效果,注水壓力,注水量及工作麵推進速度等)影響大等條件限製,試驗主要選擇了3#鑽孔和8#鑽孔進行對比。3#鑽孔采用傳統的煤層注水工藝(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 5 m )。8#鑽孔添加了3根滲透棒(共計約 6.0 kg 滲透藥劑),注水參數及濕潤半徑如下表2、表3所示。

　該麵原煤平均含水量為2.16%。由表3可以看出,普通注水濕潤最大半徑為 21 m 左右,而添加滲透棒注水濕潤最大半徑在 32 m 以上

2.1.2　 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,回采工作麵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,回采工作麵進回風巷中測定的粉塵

濃度,mg/m。

根據1045-1工作麵生產情況,選擇了3個區域對未注水、普通注水、添加滲透棒注水粉塵情況進行了現場測定,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塵強度比較情況見表4。

可見傳統煤層注水各工序產塵強度減少7. 1% ~25.7%,添加滲透棒注水各工序產塵強度減少12.7%~55.2%。

2.2　滲透棒防蒸發性能的現場對比試驗為考察純水與不同濃度的滲透棒浸潤煤體後,

在一定時間內的蒸發情況,取1045-1工作麵煤樣進行試驗,結果如表5。

在井下進行的煤體蒸發對比試驗結果表明:①通過對比試驗可知,煤層注水中添滲透棒可有效地控製水分蒸發現象。在相同條件下,煤體內添加2%~16%(重量比)的滲透棒,可使煤體中水分蒸發量降低20%~82%;②煤體中的純水分容易蒸發,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實測蒸發周期確定,對於桃園礦煤體,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=蒸發時間(d)內的水分損益量/　　(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麵回采時的粉塵產生量。

(1)煤體注水濕潤半徑增大。普通注水煤體最大濕潤半徑隻達 21 m ,而在煤體注水中添加滲透棒,濕潤半徑最大可達 32 m 以上。

(2)煤體注水後水分增加率高。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)有效地控製水分蒸發。在相同條件下,煤體內添加2%~16%(質量比)的滲透棒,可使煤層水分蒸發量降低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,淮北礦業集團桃園煤礦調度所工程師,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

礦井水是農業耕種的潛在水源,合理利用礦井水是環境保護的一項有利措施。但是現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。根據此標準分為:成礦作用在400 mg/L以下可以無限製的使用;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製植物的生長。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。在大多數情況下,為了農業灌溉用礦井水,必須采取專門的物理-化學措施。

摘自　《УГОЛЬУКРАИНЫ》　2004 No.7