第4章粘塵棒煤層注水減塵技術(shù)綜合文庫(kù)

1/1第4章粘塵棒煤層注水減塵技術(shù)-綜合文庫(kù)

4煤層注水減塵技術(shù)

煤層注水的實(shí)質(zhì)是通過(guò)煤壁向煤體深部打鉆孔的方法用壓力水潮濕尚未開(kāi)采的煤體，在開(kāi)采過(guò)程中大大削減或基本抑制浮游粉塵的產(chǎn)生。動(dòng)壓水被壓入煤體后，沿著煤層中裂隙或?qū)印⒐?jié)理通道緩慢滲透流淌，水勻稱分布于煤層很多微小的裂隙和孔隙之中，使煤體采前充分預(yù)濕。這種方法既能抑制回采過(guò)程中伴生的大量煤塵，又能使煤層的構(gòu)造裂隙中原生煤塵丟失飛揚(yáng)力量，是一種最為樂(lè)觀而有效的防塵技術(shù)，是一種治本性的防治方法[1]。

該技術(shù)廣泛應(yīng)用于潞安礦區(qū)王莊煤礦、漳村煤礦、石圪節(jié)礦等礦井并取得良好效果。下面將以王莊煤礦4339綜采工作面為例介紹長(zhǎng)鉆孔煤層注水在潞安礦區(qū)的應(yīng)用狀況；以漳村煤礦2202綜采工作面為例介紹粘塵棒煤層注水在潞安礦區(qū)的應(yīng)用狀況。

4.1長(zhǎng)鉆孔煤層注水

4.1.1工作面概況

4339面北臨4337已采工作面，南為4341未采工作面，西為嶺上村村莊煤柱，東接43三下山皮帶和軌道。工作面所采3#煤，賦存于二疊系山西組地層中下部，為陸相湖泊型沉積；在本工作面范圍內(nèi)，煤層厚度穩(wěn)定，煤層總厚7.06～7.30m，平均7.18m，煤層傾角一般為0°～15°，平均7.5°。全煤含夾矸五層，上部?jī)蓪樱虏?層，累計(jì)厚度0.45m；煤層結(jié)構(gòu)（m）：0.25（0.10）0.30（0.14）4.2（0.03）0.45（0.15）

0.85（0.03）0.68；可采指數(shù)：Km=1；變異系數(shù)：8.42%。該煤屬低磷、低硫、中灰，高發(fā)熱量之貧瘦煤，動(dòng)力用煤。工作面傾斜長(zhǎng)185.5m；走向長(zhǎng)：730～710m，平均720m；總面積133560m2。煤層厚度6.79m，容重為1.35t/m3，回采率為93%。

4.1.2鉆孔布置

長(zhǎng)鉆孔注水主要用于長(zhǎng)壁式采煤法，鉆孔沿煤層的走向布置傾向打鉆孔。單向鉆孔能潮濕工作面全長(zhǎng)的煤體時(shí)，直接從回風(fēng)巷或運(yùn)輸平巷平行于工作面打下向或上向鉆孔，如圖4-1所示，當(dāng)單向鉆孔不能潮濕工作面全長(zhǎng)的煤體時(shí)，則采納雙向鉆孔注水，如圖4-2所示[2]。

圖4-1單向長(zhǎng)鉆孔注水方式示意圖

（a）上向孔；（b）下向孔

1——上平巷；2——開(kāi)切跟；3——下平巷

圖4-2雙向長(zhǎng)鉆孔注水方式示意圖

1——回風(fēng)巷；2——開(kāi)切眼；3——運(yùn)輸巷

4.1.3注水方法

因煤層透水性較差，假如水壓較低，很難取得良好的防塵效果。因此，必需實(shí)行動(dòng)壓注水方法[3]（圖4-3），采納5D-2/150型煤層注水泵進(jìn)行注水，動(dòng)壓注水系統(tǒng)如圖4-4所示。

圖4-3動(dòng)壓多孔注水示意圖

1——水泵；2——截止閥；3——中高壓水表；4——單向閥；5——流量調(diào)整閥；

6——水表；7——注水鋼管；8——封孔器

圖4-4長(zhǎng)鉆孔動(dòng)壓注水系統(tǒng)示意圖

1——煤幫；2——壓力表；3——截止閥；4——封孔器；5——高壓膠管；6——三通；7——截

止閥；

8——平安閥；9——快速接頭；10——膠管；11——水表；12——壓力表；13——水表；14

——水泵；

15——膠管；16——水管；17——水桶

4.1.4注水參數(shù)的確定

1）鉆孔直徑

主體鉆機(jī)直徑一般為44～70mm。假如采納封孔器封孔，則孔徑應(yīng)適合封孔器的要求；假如采納水泥砂漿封孔，封孔段的直徑應(yīng)擴(kuò)大到75～95mm。

2）鉆孔長(zhǎng)度

單向鉆孔長(zhǎng)度按下式計(jì)算；

L=Lg-S（4-1）式中：L——鉆孔長(zhǎng)度，m，

Lg——采煤工作面長(zhǎng)度，m，

S——保留煤體寬度，一般狀況下。均取S=20m，而煤層透水性很強(qiáng)的向下孔，可取S=Lg，m。

雙向鉆孔的各向鉆孔長(zhǎng)度按下式計(jì)算：

（4-2）3）鉆孔間距

鉆孔間距的大小取決于煤層的透水性、滲透的向異性、煤層厚度及傾角、鉆孔方向等因素，鉆孔間距為15～20m。

4）注水流量與注水量

動(dòng)壓注水時(shí)，單孔注水流量qd=0.3～2.0m3/h。噸煤注水量在0.02～0.04m3/t之間，單孔注水量按下式計(jì)算：

Qz=k·hm·Lj·Lz·ρm·δ（4-3）式中：Qz——單孔注水量，m3；

k——鉆孔前方煤體潮濕系數(shù)，1.1～1.3；

hm——煤層厚度，m；

Lj——鉆孔間距，m；

Lz——鉆孔長(zhǎng)度，m；

ρm——_煤的密度，t/m3；

δ——噸煤注水量，m3/t。

注水量的計(jì)算，關(guān)鍵在于噸煤注水量δ的選取。

5）注水壓力

注水壓力低于地層壓力而高于煤層瓦斯壓力。常以鉆孔的注水流量調(diào)整注水壓力，一般按下式計(jì)算：

（1.2～1.5）pw≤ps≤py，（4-4）式中：py——上覆巖層的壓力，MPa。

6）注水時(shí)間

注水時(shí)間按下式計(jì)算：

或（4-5）

式中：T——注水時(shí)間，h；

V——一個(gè)鉆孔的注水流量，m3/h。

在實(shí)際注水中，常把在預(yù)定潮濕范圍內(nèi)的煤幫消失勻稱“出汗”（滲出水珠）的現(xiàn)象，作為推斷煤體是否全面潮濕的幫助方法?！俺龊埂焙蠡蛟凇俺龊埂焙笤龠^(guò)一段時(shí)間，便可結(jié)束注水。動(dòng)壓注水一般都為幾天，短的僅幾十個(gè)小時(shí)。

7）同時(shí)注水鉆孔數(shù)量

（4-6）式中：n——同時(shí)注水的鉆孔數(shù)量；

vm——工作面日推動(dòng)速度，m/d。

8）超前工作面的距離

（4-7）式中：Lc——注水超前工作面距離，m；

Lt——停止注水時(shí)鉆孔距工作面的距離，應(yīng)為8～20m。

4.1.5封孔方法及封孔深度

長(zhǎng)孔注水封口問(wèn)題是注水的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，要保證壓力水不從孔口及其四周的煤壁泄漏，就必需在肯定的封孔深度下；將孔口封閉嚴(yán)密、結(jié)實(shí)。王莊煤礦目前綜合采納人工水泥封孔和封孔器封孔兩種方法。

1）人工水泥封孔法

（1）水泥砂漿灌注法[4]

這種方法用于下向孔。先在注水管首端距管口100mm處焊一比擴(kuò)孔直徑略小的圓盤，在管前端100mm位置捆扎少量棉紗等物，并將注水管插入孔內(nèi)，用以固定注水管和防止漏漿。注水管露出煤壁0.5m。如圖4-5所示。

圖4-5人工水泥砂漿封孔

1一鉆孔；2一擋盤；3一注水管；4一水泥砂漿

（2）人工裝填搗實(shí)法

當(dāng)封孔長(zhǎng)度較短（不超過(guò)5m），煤層傾角不太大，可采納此方法。其作法是：將一般水泥摻入肯定量的砂子拌勻稱，摻入少量水搓成炮泥狀，同裝填炮泥一樣，或用鏟式工具送入孔內(nèi)。為了增加填入后的密實(shí)性，每次送0.5～1.0m的填料到眼底，就應(yīng)用木楔搗實(shí)，以保證封孔質(zhì)量。此法較費(fèi)工，勞動(dòng)強(qiáng)度大且效率低下。

（3）送泥器封孔法

這種方法是通過(guò)送泥器（圖4-6）把稠水泥漿送到10m多深的鉆孔內(nèi)，所用的稠水泥與人工裝填搗實(shí)法相同。送泥器送到鉆孔內(nèi)預(yù)定位置，送泥器接頭工與鉆桿相連，鉆桿通過(guò)高壓膠管與高壓水泵連接，利用水的壓力，推動(dòng)活塞將稠水泥砂漿送進(jìn)鉆孔，反復(fù)進(jìn)行直至達(dá)到方案的封孔長(zhǎng)度為止。

圖4-6送泥器示意圖

1——拉桿；2——接頭；3——套筒；4——壓墊；5——活塞；6——密封圈；7——螺桿這種方法的封孔長(zhǎng)度一般在10m以內(nèi)，若煤層較堅(jiān)硬，可少封。

（4）壓氣封堵法

這種方法主要用于上向孔。該法采納壓風(fēng)罐或井下壓風(fēng)管網(wǎng)的壓氣，把水泥砂漿送入鉆孔。

（5）泥漿泵封堵法。

此方法亦用于上向孔，采納諸如TBW5C/15型泥漿泵將水泥砂漿注入鉆孔。要采納不易沉淀的砂漿，這樣便于泥漿泵吸進(jìn)與排出。對(duì)孔口封堵，可采納木楔固緊、黃泥封堵的方法。

水泥封孔法勞動(dòng)強(qiáng)度較大，耗工費(fèi)料，特殊是注水鋼管被埋人煤層內(nèi)會(huì)給采煤機(jī)割煤時(shí)帶來(lái)麻煩；但由于比較牢靠，該礦基本上采納這種方法。

2）封孔器封孔方法

在長(zhǎng)鉆孔的封孔中，因封孔深度比較大，所以多采納封孔器封孔。使用封孔器封孔，對(duì)鉆孔質(zhì)量要求較高，孔徑要圓，孔壁要平，彎度要小，孔壁直徑比封孔器膠筒直徑大5～10mm為宜。

如圖4-7所示，螺旋式封孔器由帶螺桿的內(nèi)管、外管，螺母膠筒等組

成。封孔時(shí)旋轉(zhuǎn)手柄，帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，使內(nèi)、外管相向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)托盤將橡膠筒壓縮膨脹，將孔壁封住。水經(jīng)封孔器內(nèi)管進(jìn)入鉆孔，注水結(jié)束后，松退螺母，橡膠筒靠本身彈力恢復(fù)原形，從鉆孔取出。假如封孔較深，操作時(shí)時(shí)可增加內(nèi)外套管長(zhǎng)度和膠筒數(shù)量。

圖4-7螺旋式封孔器

1——接頭；2——螺母；3——手柄；4——墊板；5——定向銷；6——套管；7——螺桿；8一

傳力墊；

9一外管；10——內(nèi)管；1l——托盤；12——膠球；13——螺帽；14——手柄水力膨脹封孔器由噴咀1、脹芯接頭2、“O”型密封圈3、螺套4及膨脹膠管5組成（圖4-8）。其工作原理是：壓力水進(jìn)入封孔器，水流從噴咀流出時(shí)產(chǎn)生壓力降，膨脹膠管內(nèi)的水壓上升，將膠管膨脹，封住鉆孔。

圖4-8膨脹式封孔器

1——噴咀；2——脹芯接頭；3——“O”型密封圈；4——螺套；5——膨脹膠管3）封孔深度

封孔深度取決于注水壓力、煤層的裂隙發(fā)育程度、沿巷道邊緣煤體的破裂帶寬度、煤的透水性及鉆孔方向等。一般注水壓力高、煤層裂隙發(fā)育及煤層滲透水性能強(qiáng)的上向鉆孔，其封孔深度要大。原則上封孔深度必需超過(guò)破裂帶寬度，而且在煤層的潮濕范圍未達(dá)到估計(jì)的潮濕半徑之前，不得從巷道滲水，更不得跑水。一般是通過(guò)試驗(yàn)定出合理的封孔深度。王莊煤礦4339工作面的封孔深度通常是2.5～10m，有的大于

10m。

4.1.6注水設(shè)備器材

煤層注水所使用的設(shè)備器材主要包括鉆機(jī)、水泵、封孔器、分流器及注水水表等。[5]

1）鉆機(jī)

王莊煤礦注水常用的鉆孔設(shè)備如表4-1所列。

表4-1常用煤層注水用鉆機(jī)一覽表

鉆機(jī)名稱功率（kw）最大鉆孔深度（煤

層）（m）

備注

KHYD40KBA型原YDX40A

礦用隔爆電動(dòng)巖

石鉆280型旋轉(zhuǎn)式巖

石電鉆

2）注水泵

注水泵是動(dòng)壓注水的主要設(shè)備，按注水條件和供水方式分為2類：一類是由固定集中泵站供水的大流量注水泵；另一類是移動(dòng)式的小流量注水泵。后者因可以節(jié)約大量高壓供水管路，且較經(jīng)濟(jì)和便利，故采納較多。

該礦廣泛使用5D-2/150型或5BG-2/160型煤層注水泵。

3）封孔器

在長(zhǎng)鉆孔煤層注水中采納以下2種封孔器進(jìn)行封孔：

（1）YPA型水力膨脹式封孔器，如圖4-9所示。這是常用的一種水力驅(qū)動(dòng)封孔器。使用時(shí)，將封孔器與注水鋼管連接起來(lái)送至封孔位置，通過(guò)高壓膠管與水泵連通。開(kāi)泵后壓力水進(jìn)入封孔器，水流從封孔器前端的噴嘴流出后進(jìn)入鉆孔，同時(shí)產(chǎn)生壓力降，膨脹膠管內(nèi)的水壓上升，將膠管膨脹，封住鉆孔。注水結(jié)束后，封孔器膠筒將隨壓力下降而恢復(fù)原狀，可取出備用。

圖4-9YPA型水力膨脹式封孔器

1——擋水罩；2——噴嘴；3——“O”形密封圈；4——外套；5——芯子；6——膨脹膠管（2）MF型摩擦式封孔器，如圖4-10所示。封孔時(shí)將封孔器與注水管（鋼管）連接起來(lái)，送至鉆孔內(nèi)的封位置。順時(shí)針旋動(dòng)注水管，使其向前移動(dòng)，這時(shí)橡膠密封筒被壓縮而徑向脹大，封住鉆孔。注水結(jié)束后，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)注水管，密封膠管卸壓，膠筒即恢復(fù)原狀，可從孔中取出。

圖4-10MF型摩擦式封孔器

1——注水管；2——連接器；3——推壓器；4——墊圈；

5——密封膠筒；6——中間隔墊}7——短管螺母；8——平安銷4）分流器

分流器是動(dòng)壓多孔注水不行缺少的器件，其動(dòng)作原理是依據(jù)流體動(dòng)力學(xué)壓力平衡原理設(shè)計(jì)制成的。流量調(diào)整是由滑閥及其支撐的彈簧完成的。水進(jìn)入后，閥體由于前后的壓力變化而移動(dòng)，將一個(gè)環(huán)形閥隙擴(kuò)大或縮小從而保持恒定的流量。

5）水表

當(dāng)注水壓力大于1MPa時(shí)，應(yīng)采納高壓水表，如DC-4.5/200型注水水表，耐壓20MPa，流量4.5m3/h；注水壓力小于1MPa時(shí)，可采納一般的自來(lái)水水表，如LXS-67型旋翼濕式水表等。

6）壓力表

煤層注水壓力表為一般壓力表，壓力表表面的指示壓力應(yīng)為注水管中最大壓力的1.5倍，水泵出口端的壓力表，其最大指示壓力應(yīng)為泵壓的1.5～2倍。

7）注水器材

煤層注水由于選擇的參數(shù)不同，選用的器材也不相同。動(dòng)壓高壓注水采納高壓截止閥、鋼絲編織作襯墊的高壓膠管及接頭，供水管路采納無(wú)縫鋼管。

4.2粘塵棒煤層注水

4.2.1粘塵棒制作工藝

為提高注水效果，在討論粘塵棒配方的基礎(chǔ)上，制作出了一種能直接插入注水鉆孔的棒狀粘塵劑制作工藝，其工藝流程如圖4-11所示[6]。

圖4-11中的升膜蒸發(fā)器是垂直長(zhǎng)管式蒸發(fā)器的一種。加熱管徑可依據(jù)需要實(shí)行25～50mm，管長(zhǎng)和管徑之比約為：100～150：1。基料和輔料1的液體送入蒸發(fā)器底部，在加熱管內(nèi)被加熱到沸騰、氣化，產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體向上流淌；溶液則為蒸發(fā)氣體所帶動(dòng)，呈膜狀沿管壁上升，形成兩相流淌；液膜上升過(guò)程中連續(xù)蒸發(fā)。液膜的形成全靠蒸發(fā)氣體的剪應(yīng)力，所以蒸汽的流速必需維持在異地的數(shù)值上。本討論中，常壓下出口蒸汽流速掌握在了20～60m/s，減壓下再高出5～20m/s。汽液兩相到達(dá)蒸發(fā)器頂部，流入分別器，分別二次蒸汽后再進(jìn)入降膜蒸發(fā)器中。

降膜蒸發(fā)器與升膜蒸發(fā)器一樣，也屬于垂直長(zhǎng)管式蒸發(fā)器類型，但料液是從蒸發(fā)器的頂部加入的。在重力作用下，料液沿管壁成膜狀下

降。液膜在下降時(shí)蒸發(fā)增濃，在底部形成完成液。

基料完成液在儲(chǔ)液槽中降溫并添加輔料2以后，進(jìn)入粘塵棒成型裝置，形成最終的產(chǎn)品。

圖4-11粘塵棒制作工藝流程圖

1——基料+輔料1；2——升膜蒸發(fā)器；3——分別器；4——降膜蒸發(fā)器；5——液體分布器；

6——輔料2；7——儲(chǔ)液池；8——粘塵棒成型裝置；9——粘塵棒產(chǎn)品為求簡(jiǎn)便，漳村煤礦通過(guò)以下生產(chǎn)工藝完成了粘塵棒的制作。

首先，將生產(chǎn)高效抑塵劑的基料（氯化鈣、氯化鎂）放入熔爐爐中高溫加熱，加熱至約300℃。使抑塵劑基料受熱熔化成液態(tài)。同時(shí)，加入輔料到熔爐，通過(guò)不斷攪拌與液態(tài)基料勻稱混合。全部熔化后用大的舀子盛上熔化后的液態(tài)抑塵劑，然后依次倒入到粘塵棒模具里。模具如圖4-12所示，粘塵棒模具是插在裝模具用手推車?yán)铮ㄈ鐖D4-13），這個(gè)手推車有若干與粘塵棒模具相匹配的洞，這些洞起著固定模具的作用，手推車底下是用耐火材料墊著的。全部倒入后待到冷卻凝固成固態(tài)后，人工將模具掰開(kāi)，取出里面的粘塵棒。取出后的粘塵棒及粘塵棒模具如圖4-14。

圖4-12粘塵棒模具

圖4-13裝粘塵棒模具用手推車

圖4-14粘塵棒與模具

依據(jù)以上生產(chǎn)工藝，漳村礦批量生產(chǎn)了若干根（每根長(zhǎng)500mm、直徑在50～70mm之間）粘塵棒產(chǎn)品，供煤層注水應(yīng)用。

4.2.2工作面概況

粘塵棒煤層注水減塵技術(shù)應(yīng)用于潞安礦區(qū)的漳村煤礦2202綜采工作面。礦井設(shè)計(jì)開(kāi)采二疊紀(jì)山西組的3#煤層，煤層厚度5.33m～7.29m，平均厚度6.45m。煤層賦存穩(wěn)定，走向南北，傾向向西，傾角3°～11°，平均傾角5°，可采指數(shù)為1，變異指數(shù)為3.6％，普氏硬度系數(shù)f＝0.8－1。煤種為SM、PSM、PM，煤質(zhì)優(yōu)良，是抱負(fù)的工業(yè)用煤。

為檢驗(yàn)粘塵棒煤層注水的實(shí)際防塵效果，以便進(jìn)一步改進(jìn)粘塵棒的防塵性能，需要嚴(yán)格規(guī)范注水參數(shù)的測(cè)定方法，明確要求煤層注水鉆孔布置、注水時(shí)間、井下測(cè)定所需器具、測(cè)定地點(diǎn)以及作業(yè)人員平安技術(shù)留意事項(xiàng)等。

4.2.3注水鉆孔布置與注水時(shí)間要求

鉆孔開(kāi)孔位置距離煤層頂板約1m。為了保證鉆孔煤層注水效果，順

測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)4

（架前）（架后）測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2

（距工作面5m）（距工作面5m）

煤層所打的每一個(gè)注水鉆孔，鉆孔間距35m，鉆孔深度均在40m以上，各鉆孔的封孔深度均為4.5m。鉆孔傾角10°，與煤層傾角保持全都。采納水泥砂漿封孔，砂漿比例為1：1，設(shè)計(jì)封孔長(zhǎng)度5m。鉆孔位置如下圖，0#鉆孔為未注水鉆孔；1#鉆孔為添加粘塵棒注水鉆孔；2#鉆孔為正常注水鉆孔[7]。

圖4-152202工作面注水鉆孔布置示意圖

注水時(shí)間應(yīng)以注水煤層的盡可能充分潮濕為標(biāo)準(zhǔn)，兼顧現(xiàn)場(chǎng)采掘生產(chǎn)工序的基本要求，確定每個(gè)注水鉆孔累計(jì)注水時(shí)間至少不低于48小時(shí)。

4.2.4煤層注水效果的測(cè)定方法

1）所需器具：

預(yù)備測(cè)塵儀（至少2臺(tái)）和測(cè)塵人員的防塵口罩等個(gè)體防護(hù)器具，檢查其外觀和使用性能是否良好。

2）測(cè)定地點(diǎn)，如圖4-16所示。

圖4-16工作面測(cè)塵位置圖

3）測(cè)定時(shí)間

的要求：

（1）采煤機(jī)采煤作業(yè)：采煤后馬上在測(cè)點(diǎn)1測(cè)塵；5min后在測(cè)點(diǎn)2開(kāi)頭測(cè)塵。采樣器測(cè)定時(shí)間均為：2min。采樣器流量：20L/min；

（2）移架作業(yè)：移架時(shí)要在架前（測(cè)點(diǎn)3）測(cè)塵0.5min后，在架后（測(cè)點(diǎn)4）開(kāi)頭測(cè)塵，采樣器測(cè)定時(shí)間均為：4min。采樣器流量：20L/min。

4）降塵效果測(cè)定的其它技術(shù)要求：

應(yīng)在工作面回采至距注水鉆孔約20m處開(kāi)頭測(cè)塵。

（1）每2日組織全面測(cè)定一次，需要測(cè)定至注水鉆孔處為止。

（2）在測(cè)塵地點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)測(cè)定風(fēng)速大小。

（3）在地面需要準(zhǔn)時(shí)稱量濾膜，并將風(fēng)速、該作業(yè)班產(chǎn)煤量等數(shù)據(jù)一起寫入測(cè)定記錄中。

（4）測(cè)定時(shí)，兩臺(tái)測(cè)塵儀分別布置在距回采工作面各5m的進(jìn)、回風(fēng)巷道中部，進(jìn)風(fēng)巷道中的測(cè)塵儀的測(cè)定時(shí)間要超過(guò)回風(fēng)巷道中的測(cè)塵儀約10min。

（5）煤層注水的降塵率按下式計(jì)算：

（4-8）式中G1、G2——分別為開(kāi)采注水煤層時(shí)，回采工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道中測(cè)定的粉塵濃度，mg/m3；

`、G2`——分別為開(kāi)采注水煤層時(shí)，回采工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道中測(cè)定的粉塵濃度，mg/m3。

4.2.5煤層注水參數(shù)的確定方法

需要測(cè)定的注水參數(shù)包括：注水潮濕半徑、注水壓力、注水時(shí)間、注水流量、封孔方式及長(zhǎng)度、鉆孔實(shí)際深度、鉆孔的偏移量、鉆孔間距等。

1）煤體潮濕半徑的測(cè)定：

煤層注水效果與煤體含水量有著直接的關(guān)系。一般認(rèn)為，煤體水分增加1%才有較高的降塵效果，因此要考察注水后的水分增加值，并以注水鉆孔為中心，四周煤體的水分增加1%的界限確定為潮濕半徑。

（1）采樣要求：

1注水時(shí)間滿意要求后，離注水鉆孔20m的工作面開(kāi)頭，在距

進(jìn)、回風(fēng)道各10m處以及工作面中部，采集打炮眼時(shí)的鉆粉，

裝入塑料薄膜袋中，帶回地面化驗(yàn)。

2應(yīng)在工作面回采至注水區(qū)域約20m處開(kāi)頭采樣。

3取樣應(yīng)在新奇煤壁上進(jìn)行，以免水分蒸發(fā)影響分析結(jié)果。

4隔一日采樣一次，需采樣至注水鉆孔處。

5每次采樣均要在同一位置的煤壁處進(jìn)行，詳細(xì)采樣地點(diǎn)：距

進(jìn)、回風(fēng)巷各10m的工作面煤壁，工作面中部的煤壁，共3個(gè)采

樣點(diǎn)。

（2）采樣步驟如下：

采樣使用刻槽法。首先剝?nèi)ッ簩颖砻嫜趸瘜?，并認(rèn)真平整表面，垂直層里方向從頂板究竟板刻一寬20cm、深15cm的槽。

在采樣地點(diǎn)的底板上放好一塊鋪布，采下煤樣落在鋪布上。在進(jìn)行適當(dāng)破裂和縮分之后，全部裝入煤樣袋內(nèi)，將袋口扎緊，并填好標(biāo)簽。在地面要按GB474“煤樣的制備方法”第5.13條之規(guī)定制備煤樣。

在地面要按GB474“煤樣的制備方法”第6.13條之規(guī)定制備煤樣。

注水時(shí)間滿意要求后，采納煤電鉆（要用螺旋鉆桿），在布置注水鉆孔的巷道內(nèi)，從注水鉆孔開(kāi)頭，每隔10m打一個(gè)鉆孔。打鉆至5m以后，開(kāi)頭采集鉆粉，裝入塑料薄膜袋中，帶回地面化驗(yàn)。

（3）結(jié)果整理：

測(cè)定結(jié)果的整理需要根據(jù)GB/T15334-94“煤的內(nèi)、外在水分測(cè)定方法”等標(biāo)準(zhǔn)的要求，在煤質(zhì)科特地測(cè)定出各煤樣的內(nèi)在水分和外在水分。

2）其他注水參數(shù)的測(cè)定

（1）注水壓力：采納壓力表直接在注水管路上測(cè)定。

（2）注水時(shí)間：由專人負(fù)責(zé)計(jì)算累計(jì)注水時(shí)間。

（3）注水流量：采納流量計(jì)或高壓水表直接在注水管路上測(cè)定。

（4）鉆孔實(shí)際深度：采納數(shù)鉆桿法。

（5）鉆孔間距：采納數(shù)支架法。

實(shí)際施工參數(shù)詳細(xì)見(jiàn)下表4-2。

表4-2煤層注水鉆孔實(shí)際施工參數(shù)

序號(hào)鉆孔

傾角

（°）

鉆孔

深度

（m）

封孔

深度

（m）

鉆孔

間距

（m）

注水

時(shí)間

（h）

注入水量

（m3/min）

注水壓

力

（MPa）

備

注

1

2

3

…

4.3一般注水和添加粘塵棒注水的注水參數(shù)對(duì)比

4.3.1注水參數(shù)選擇

為了便于分別測(cè)定一般注水與添加粘塵棒注水的降塵效果和潮濕半徑，根據(jù)上節(jié)制定的試驗(yàn)方法（圖4-15），在2202綜采工作面鉆孔3個(gè)，其中0#鉆孔為未注水孔，1#鉆孔為添加粘塵棒注水鉆孔，2#鉆孔為正常注水鉆孔。

鉆孔開(kāi)孔直徑為75mm，鉆桿直徑為42mm，鉆孔開(kāi)孔位置距離煤層頂板約為1m。鉆孔間距為40m，鉆孔深度均在40m以上，鉆孔傾角

30o，與煤層傾角保持全都。采納水泥砂漿封孔，砂漿比例為1：1，設(shè)計(jì)封孔長(zhǎng)度5m。其煤層注水鉆孔實(shí)際施工參數(shù)表可見(jiàn)表4-3。

表4-32202放頂煤綜采工作面煤層注水鉆孔實(shí)際施工參數(shù)表

序號(hào)鉆孔

傾角

（o）

鉆孔

深度

（m）

封孔深

度

（m）

鉆孔

間距

（m）

注水

時(shí)間

（h）

注水量

（m3）

注水壓

力

（MPa）

備注

1#304254024312.5粘塵棒注水

2#30434.54028242.6一般注水

4.3.2注水流量、煤體潮濕半徑測(cè)定結(jié)果分析

注水流量也稱注水速度，即單位時(shí)間內(nèi)的注水量，它與孔長(zhǎng)、孔徑、煤的滲透性有關(guān)。本次測(cè)定由每個(gè)鉆孔實(shí)際注水流量表的數(shù)據(jù)進(jìn)行

測(cè)定如表4-4所示。潮濕半徑如表4-5所示。

表4-4鉆孔的注水流量測(cè)定

序號(hào)鉆孔深

度

（m）

封孔深

度

（m）

注水壓

力

（MPa）

日注

水時(shí)

間

（h）

總?cè)兆?/p>

水時(shí)間

（日）

總注水

量

（m3）

注水流量

（m3/h）

1#4252.546311.29

2#434.52.647240.86

表4-5添加粘塵棒注水工藝潮濕半徑的測(cè)定

采樣日期（日/月）15/816/817/818/819/820/8距鉆孔距離（m）2722171272

含水量（%）3.64.24.54.44.254.3在2202綜采面中分別通過(guò)采納刻槽法和鉆粉法分別對(duì)原煤、傳統(tǒng)注水及添加粘塵棒注水的煤體含水量進(jìn)行測(cè)定。其測(cè)定結(jié)果可見(jiàn)圖4-17和表4-6

。

圖4-17漳村礦2202放頂煤綜采工作面煤層注水潤(rùn)濕效果比較圖

表4-6一般注水工藝潮濕半徑的測(cè)定

采樣日期（日/

月）

18/919/920/921/922/923/925/9距鉆孔距離

（m）

322722181380含水量（%）2.52.52.43.24.153.94.2通過(guò)分析以上這些圖表可以看出，一般注水潮濕半徑為15～

18m（按原煤樣含水量為2.5%～2.6%計(jì)算）；添加粘塵棒注水工藝潮濕半徑的測(cè)定值達(dá)到27m以上。

4.3.3注入水的蒸發(fā)狀況對(duì)比

為了便于進(jìn)行多方位的比較純水與粘塵棒稀釋液的蒸發(fā)速度，實(shí)行

浸潤(rùn)法及煤壁刻槽采樣法兩種測(cè)定方法，現(xiàn)分述如下：

1）浸潤(rùn)法測(cè)定[8]

為考察純水與不同濃度的粘塵棒溶液浸潤(rùn)煤體后，在肯定時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)狀況。在地面制作出6個(gè)浸潤(rùn)煤樣，放置到井下肯定時(shí)期后，取回地面進(jìn)行稱量、計(jì)算，測(cè)定結(jié)果如表4-7所示。

表4-7浸潤(rùn)法蒸發(fā)狀況計(jì)算表

編號(hào)

煤樣

重

（g）

添加

水重

量

（g）

粘塵

棒重

量

（g）

煤樣水

分

（%*）

25天

后水

分損

益量

（g）

25天

后樣

品水

分

（%）

62天

后水

分損

益量

（g）

62天

后樣

品水

分

（%）

對(duì)比

值

（添

加粘

塵棒

后水

分/

純水

水

分）

1506018.5－82.5－82.51.02506118.5－410.5－312.55.03506218.5－312.5018.57.44506318.5+120.5+325.510.25506418.5+222.5+630.512.26506518.5+324.5+936.514.4注“*”：因煤樣取自地面的塊煤，煤樣本身含有6.5%的水分。

浸潤(rùn)法蒸發(fā)測(cè)定的結(jié)果表明：

（1）煤層注水中添加粘塵棒可有效地掌握水分蒸發(fā)覺(jué)象。在相同條

件下，煤體添加2%～10%（重量比）的粘塵棒，可使煤中水分蒸發(fā)量降低4.2～9.8倍。

（2）煤體中的純水水分簡(jiǎn)單蒸發(fā)，25日后煤體中的水分含量后可降

至2.5%以下，低于煤層注水需要的含水量大于4%的標(biāo)準(zhǔn)，因此，正常

注水的超前時(shí)間應(yīng)依據(jù)實(shí)測(cè)蒸發(fā)周期確定。

2）煤壁刻槽采樣法測(cè)定

為了確定煤層注水中添加粘塵棒防止水分蒸發(fā)的實(shí)際效果，還實(shí)行

了煤壁刻槽采樣方法。詳細(xì)步驟如下：

當(dāng)回采工作面采至1#鉆孔四周時(shí)，在距進(jìn)、回風(fēng)巷各20m的工作面煤

壁以及工作面中部的煤壁上各選取了3個(gè)采樣點(diǎn)。在每個(gè)采樣點(diǎn)，首先

為了防止水分