摘　要:通过对桃园矿10煤层工作面不同注水工艺效果分析对比,说明添加渗透棒注水所产生的各项经济指标均明显优于传统的普通煤层注水工艺,具有一定得社会经济效益和推广应用价值。

关键词:添加渗透棒;煤层注水;防尘

中图分类号:TD714+.4　　　文献标识码:B　　　文章编号:1003-496X(2006)05-0041-03

矿井粉尘是煤矿五大自然灾害之一,不仅会引起井下职工尘肺病,而且在一定条件下还能引起爆炸,严重威胁职工的身体健康和矿井的安全生产。

采煤工作面是煤矿井下主要生产地点,工作人员集中,设备多而复杂,同时还是井下最主要的产尘源。

因此采煤工作面粉尘的防治是煤矿粉尘防治的重点工作之一。目前采取的主要措施有通风排尘、个体防护、降尘和减尘等。减尘是从根本上解决产尘源的一种积极主动措施,添加渗透棒煤层注水是采煤工作面减尘措施的一种新工艺,对解决产尘源具有十分重要的实际意义。

1　添加渗透棒煤层注水技术原理

添加渗透棒注水防尘技术是利用渗透棒的特性增大煤体注水湿润半径、水分增加率、提高注水速度、控制煤体水分蒸发,进而达到从源头上控制煤粉尘产生量的目的。

煤层注水添加的渗透棒原料分为基料和辅料两部分,其中基料占90%,辅料占10%。基料的主要成份为氯化钙,它具有良好的吸湿能力;辅料由表面活性剂(降低溶液表面的张力)、增稠剂(增加溶液的粘度)、缓蚀剂(使各助剂均匀分散)等按比例混合而成。通过在煤层注水中添加渗透剂,提高了水的活力,减少了水在煤层中的张力(经测定水表面张力由78.3 mN/m降低到37.1~42.0 mN/m),提高了水在煤体中的渗透半径,使水分蒸发量降低。

2　添加渗透棒煤层注水在桃园煤矿的应用

2.1　1045-1工作面添加渗透棒注水情况

1045-1工作面为炮采工作面,位于北四采区一区段左翼,工作面走向长度

为便于比较普通注水与添加渗透棒注水的降尘效果和湿润半径,1045-1工作面现场施工9个钻孔,其中1#~5#为普通注水钻孔,间距为;6#~8#为试验钻孔,间距;9#、10#作为补测试钻孔。所有煤层注水钻孔开孔位置距离煤层顶板约,钻孔倾角与煤层倾角保持一致,钻孔深度均达以上。各钻孔实际施工参数如表1。

注水煤体湿润半径测定比较

煤体湿润半径选择以煤体注水钻孔为中心,周围煤体的水分增加1%的界限确定煤层注水湿润半径。

通过采用钻粉法分别对传统注水及添加渗透棒注水的煤体含水量进行测定。每次取样在距进回、风巷各以及工作面中部,采集打炮眼时的钻粉,按GB/T15334-94《煤的内、外在水份测定方法》等标准要求,测定出各煤样的内在水份和外在水份。其煤样含水量取工作面上、中、下采集煤样水份含量的平均值。

由于煤层注水具有周期长,受各种因素(如封孔效果,注水压力,注水量及工作面推进速度等)影响大等条件限制,试验主要选择了3#钻孔和8#钻孔进行对比。3#钻孔采用传统的煤层注水工艺(注水压力2.0~2.5 MPa,采用水泥沙浆封孔,砂浆比例1:1,封孔长度)。8#钻孔添加了3根渗透棒(共计约渗透药剂),注水参数及湿润半径如下表2、表3所示。

该面原煤平均含水量为2.16%。由表3可以看出,普通注水湿润最大半径为左右,而添加渗透棒注水湿润最大半径在以上

添加渗透棒注水与普通注水工艺粉尘浓度的比较煤层注水的降尘率可按下式计算:

c=[(G2-G1)-(G2′-G1′)]/(G2-G1)

式中　G2、G1———分别为开采未注水煤层时,回采工作面进回风巷中测定的粉

尘浓度,mg/m;

G2′、G1′———分别为开采注水煤层时,回采工作面进回风巷中测定的粉尘

浓度,mg/m。

根据1045-1工作面生产情况,选择了3个区域对未注水、普通注水、添加渗透棒注水粉尘情况进行了现场测定,测定工序包括打眼、放炮、多工序、攉煤、回柱,测定结果及普通注水、添加渗透棒注水与未注水产尘强度比较情况见表4。

可见传统煤层注水各工序产尘强度减少7. 1% ~25.7%,添加渗透棒注水各工序产尘强度减少12.7%~55.2%。

2.2　渗透棒防蒸发性能的现场对比试验为考察纯水与不同浓度的渗透棒浸润煤体后,

在一定时间内的蒸发情况,取1045-1工作面煤样进行试验,结果如表5。

在井下进行的煤体蒸发对比试验结果表明:①通过对比试验可知,煤层注水中添渗透棒可有效地控制水分蒸发现象。在相同条件下,煤体内添加2%~16%(重量比)的渗透棒,可使煤体中水分蒸发量降低20%~82%;②煤体中的纯水分容易蒸发,不到15 d,煤体中的水分含量即由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时间应根据实测蒸发周期确定,对于桃园矿煤体,超前时间不宜超过15 d。

注:①原煤的含水量按2.16%计算;②煤体中水分含量的损益计算公式为:煤体中水分含量的损益量=蒸发时间(d)内的水分损益量/　　(煤重+加水量+加药量)

3　结　论

煤层注水中采用渗透棒可进一步降低工作面回采时的粉尘产生量。

(1)煤体注水湿润半径增大。普通注水煤体最大湿润半径只达,而在煤体注水中添加渗透棒,湿润半径最大可达以上。

(2)煤体注水后水分增加率高。在相同条件下,添加渗透棒比普通煤层注水的水分增加75.7%。

(3)注水速度加快。与普通煤层注水相比,添加渗透棒将注水速度提高了1.6倍,取得同样的注水效果,可减少注水时间。

(4)有效地控制水分蒸发。在相同条件下,煤体内添加2%~16%(质量比)的渗透棒,可使煤层水分蒸发量降低20%~82%。

(5)降尘效果显著。与普通煤层注水相比,各工序产尘强度减少1.1%~39.7%。

作者简介:章惠敏(1960-),男,安徽宿州人,淮北矿业集团桃园煤矿调度所工程师,长期从事矿井通风技术与管理工作。

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矿井水作为灌溉用的可行性评价

矿井水是农业耕种的潜在水源,合理利用矿井水是环境保护的一项有利措施。但是现在对矿井水的使用存在着不同的看法,有人认为矿井水中含有害的化学物质成分等等。对矿井水的评价有下列指标:PH值、溶解盐分的含量、一价和二价阳离子的含量、氯化物和硫酸盐的含量。对灌溉用水的主要评价是成矿作用。根据此标准分为:成矿作用在400 mg/L以下可以无限制的使用;在400~1 000 mg/L考虑到灌溉栽培植物的土壤条件和生物性能;在1 000~4 000 mg/L对土壤和生物是有危害的水;4 000 mg/L以上可能造成土壤的盐渍化和抑制植物的生长。对灌溉用水应当考虑到:决定因素之一是Na+和Ca2+离子浓度的比例相适应,其条件是Na+/Ca2+≤1。形成这个条件的可能办法是提高Ca2+离子的浓度。在大多数情况下,为了农业灌溉用矿井水,必须采取专门的物理-化学措施。

摘自　《УГОЛЬУКРАИНЫ》　2004 No.7