徐紀(jì)軍

（唐山礦業(yè)公司，河北 唐山 063000）

概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)煤炭開(kāi)采深度的不斷加大及開(kāi)采難度的增加，一些高地溫、高爆性以及較復(fù)雜結(jié)構(gòu)地區(qū)煤層的出現(xiàn)，我國(guó)諸多的煤礦企業(yè)對(duì)采煤煤層注水防塵技術(shù)提出了新的要求。

就目前我國(guó)的采煤煤層注水防塵技術(shù)它是通過(guò)鉆孔并利用水的壓力將水注入即將回采的煤層中，注入煤層中的水沿著煤的裂隙向被裂隙分割的煤塊滲透并儲(chǔ)存于裂隙與孔隙之中，增加煤體的水分，使煤體得到預(yù)先濕潤(rùn)，以減少采煤時(shí)產(chǎn)生浮游粉塵的能力。就筆者根據(jù)自己的實(shí)際工作情況得知，煤層注水降低粉塵濃度，是主要與煤體的水分含量、注水后水分增量和濕潤(rùn)均勻程度有很大的直接關(guān)系。可以這樣說(shuō)，煤層注水防塵技術(shù)是目前我國(guó)煤炭企業(yè)控制采煤工作面產(chǎn)塵量的最為有限手段。

1.采煤煤層注水防塵技術(shù)工作原理

就我國(guó)目前的條件，具體說(shuō)來(lái)煤炭企業(yè)采煤煤層工作面注水防塵是在煤層開(kāi)采之前，打許多鉆孔，注入高壓水，在煤體內(nèi)水依靠注水壓力和毛細(xì)管力，克服裂隙面和孔隙通道的阻力及煤層瓦斯壓力，當(dāng)水進(jìn)入煤層后，沿較大裂隙以較快的流速逐漸包圍被裂隙分割的煤體，再以較低的流速進(jìn)入各種細(xì)微孔隙，充分濕潤(rùn)煤體，達(dá)到防塵的目的。在這里面，水的除塵機(jī)理主要體現(xiàn)在：(1)有效包裹煤體的每個(gè)細(xì)小部分，當(dāng)煤體在開(kāi)采中破碎時(shí)，避免細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng);（2）水的濕潤(rùn)作用使煤體塑性增強(qiáng)，脆性減弱。當(dāng)煤體受外力作用時(shí)，許多脆性破碎變?yōu)樗苄孕巫儯蚨罅繙p少了煤體被破碎為塵粒的可能性，降低了煤塵的產(chǎn)生量。

但我們要注意，目前煤層注水屬于三維線性滲流，要考慮源匯項(xiàng)、毛細(xì)管和分子擴(kuò)散的綜合作用，在實(shí)際操作中要酌情考慮這些問(wèn)題，避免出現(xiàn)煤層滑落等事故。

2.采煤煤層注水防塵案例設(shè)計(jì)

2.1 案例設(shè)計(jì)有關(guān)依據(jù)。某煤礦采用二1煤層厚度為0～23.8m，平均4.62 m。二1煤層為黑色，玻璃光澤。煤層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是層理不是很明顯，機(jī)械強(qiáng)度特低，視密度為1.6t/立方米。據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)儲(chǔ)量來(lái)看，原煤水分平均1.0%，灰分18.96%，揮發(fā)分為5.68%，全硫0.34%。屬低水、低灰等等無(wú)煙煤。按規(guī)定，當(dāng)煤層原有自然水份小于4%，孔隙率大于4%時(shí)，煤層應(yīng)及時(shí)采取注水防塵。

2.2 案例設(shè)計(jì)具體辦法

2.21 注水方法。在這里，煤炭企業(yè)可以采用短孔煤壁注水方式，注水孔沿回采工作面煤壁布置，鉆孔垂直于煤壁，等到全部工序在準(zhǔn)備班完成，二個(gè)循環(huán)注一次。

2.22 注水參數(shù)

這個(gè)注水參數(shù)是指鉆孔直徑：d=42mm（等于炮眼直徑，采用煤電鉆打眼），鉆孔長(zhǎng)度是L=2.5m，注水壓力和注水速度分別是1.0～1.5Mpa，鉆孔間距：B=3m。在注水時(shí)間上，我們可以選取0.2h左右，這是在注水速度在1.5立方米/h情況下。

2.23 注水設(shè)備

煤礦企業(yè)的采煤工作面我們可選用XRB40/200型乳化液泵和X4RX乳化液箱，公稱(chēng)流量40L/min，公稱(chēng)壓力20MP，注水時(shí)采用減壓閥，壓力 1.0～1.5MP，每次注 4～5 孔。具體設(shè)備有，中壓鋼絲編織膠管30m，鋼制三通20個(gè)，注水表DC-2/160標(biāo)準(zhǔn)的2個(gè)，水箱利用乳化液箱，容積1000L，或自制鋼水箱，容積1.0立方米大小2個(gè)等。

2.3 結(jié)論分析與總結(jié)

我們通過(guò)以上某煤礦企業(yè)采煤煤層注水防塵技術(shù)的分析，一方面可提高采煤層面的回采率，工效及產(chǎn)量，降低采煤工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。另一方面可有效地降低煤礦井下采煤工作面的災(zāi)害事故，改善環(huán)境，提高工效，促進(jìn)安全生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，具體得出以下

結(jié)論

2.31 煤層注水的鉆孔布置和注水參數(shù)的合理確定，是影響煤層注水關(guān)鍵的因素。

2.32 煤層注水可使采煤司機(jī)及下風(fēng)流10rn處降塵率達(dá)80%。

2.33 有效改善了煤體應(yīng)力集中及支承壓力和上覆巖層對(duì)煤體的影響，減少或防止了沖擊地壓的危害。

3.對(duì)采煤煤層注水防塵工作的建議或意見(jiàn)

根據(jù)多年來(lái)筆者的實(shí)際工作情況來(lái)看，目前我國(guó)的一些煤礦企業(yè)采煤作業(yè)區(qū)較為復(fù)雜，在實(shí)際工作中，會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的工作困難，為此，筆者在此提出一些建設(shè)性的意見(jiàn)或建議，僅供同行參考。

3.1 不斷加強(qiáng)注水防塵機(jī)械的有效開(kāi)發(fā)

目前，在國(guó)外先后進(jìn)行了"吸塵滾筒"的研究，他們?cè)谝欢ǔ潭壬献咴诹耸澜绲那傲?。我?guó)也應(yīng)在借鑒國(guó)外煤礦防塵技術(shù)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)研究試驗(yàn)適合于我國(guó)煤礦具體特點(diǎn)的吸塵滾筒,從根本上改善綜采放頂煤工作面的勞動(dòng)條件。除此之外，還要不斷提高噴霧壓力，它是解決噴嘴堵塞和加大噴霧降塵強(qiáng)度的有效措施之一。

3.2 不斷加強(qiáng)煤層注水工藝參數(shù)及配套設(shè)備的研究

在這方面，我國(guó)對(duì)煤體注水的研究，雖然經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，但還是不夠，不能滿足日益發(fā)展的需要。所以要針對(duì)開(kāi)采煤層特征和采煤工藝的特殊性采取相應(yīng)的注水方式和參數(shù)(包括選用適宜的濕潤(rùn)劑)，使煤層預(yù)先注水真正收到較好的防塵效果。同時(shí)，對(duì)于厚煤層，應(yīng)進(jìn)一步研究能適應(yīng)打長(zhǎng)鉆孔的鉆機(jī)和鉆具，研究注水鉆孔的合理布置方式，以便在煤層的厚度方向打雙排鉆孔或上下交錯(cuò)的鉆孔，實(shí)現(xiàn)濕潤(rùn)全工作面的煤體，提高注水降塵的效果。

[1]王維虎.煤層注水防塵技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，V39(1)：57-60.

[2]綜掘工作面綜合降塵技術(shù)在葛泉礦的應(yīng)用-中國(guó)煤炭-2011，37(7).

[3]張煒.大傾角厚煤層注水防塵技術(shù)應(yīng)用[J].煤炭工程，2010，1(9)：0-0.