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        淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施

        2014-04-18 13:57:24尚曉凱
        中國科技博覽 2014年11期
        關(guān)鍵詞:綜合防治粉塵

        尚曉凱

        【摘 要】 煤礦綜采放頂煤工作面開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、粉塵濃度高,因而對塵毒的治理難度大。為此,提出了治理的總體思路、防治方案并在幾十個煤礦綜采放頂煤工作面推廣,取得了很好的效果。

        【關(guān)鍵詞】 綜采放頂煤工作面 粉塵 綜合防治

        中圖分類號: P618.11

        1 前 言

        綜采放頂煤是我國80年代初從國外引進的一種新的采煤方法。由于它具有高產(chǎn)、高效、低耗等一系列優(yōu)點,近十年來,在我國得到了較迅速的推廣,成為實現(xiàn)我國煤礦高產(chǎn)、高效的主要途徑之一。但這種采煤方法由于開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、產(chǎn)塵量可高達(2000~5000)mg/m3,因而對塵毒的防治難度大。在生產(chǎn)中,由于高濃度粉塵使作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化,嚴重地制約了這種采煤方法的推廣應用。

        2 綜放面高濃度粉塵防治的總體思路

        綜放工作面采煤機采煤和液壓支架移架均是移動性塵源,工作面直流通風,風流流場難以控制(風速每秒高達2m),工作面空間狹小且有變化,還有片幫冒頂?shù)炔焕蛩氐挠绊?,條件十分惡劣??紤]了上述條件后,提出了治本和治標兩手抓的總體思路:一是減少粉塵的產(chǎn)生;二是要針對不同塵源的特點,采取防治措施。

        3 綜放面粉塵防治的技術(shù)方案及效果

        3.1 綜放工作面煤層注水

        為了使綜放面厚煤層中頂層煤炭得到較好的濕潤,采用了雙向扇形鋁孔布置和三巷鉆孔長鉆孔靜壓注水的方式。

        由于在試驗工作面上煤的自然孔隙率僅為2.76%,透水性系數(shù)僅為0.01536,屬難注水煤層,在原始應力區(qū)注水是難以取得較理想的注水效果的。根據(jù)試驗工作面礦山壓力觀測及頂板位移規(guī)律資料的分析,回風巷在靠工作面一端60m左右范圍內(nèi),進風巷靠工作面35m左右范圍內(nèi),受礦壓及頂板位移影響,煤層中存在較發(fā)育的次生裂隙,煤層的滲透性大大提高,并可降低注水壓力。決定注水區(qū)域在距工作面(35~40)m開始注水,距工作面(5~6)m停止注水,注水時間約8天。注水系統(tǒng)主要由注水流量表、分流器、高壓閥門、注水管、封孔器等組成。注水中有關(guān)注水的一些參數(shù)分別由以下公式確定。

        單孔注水量由(1)式確定

        Q=KLBhγδ

        (1)

        式中,Q—單孔注水量,m3;K—注水系數(shù),取K=1.1;L—鉆孔長度,m;B—鉆孔間距,m;h—鉆孔范圍內(nèi)應濕潤的煤層厚度,m;γ—煤的密度,t/m3;δ—噸煤注水量,m3/t,取δ=0.025m3/t。通過計算,回風巷上孔注水量Qs=127m3,每個下孔注水量Qx=104m3,進風巷每個鉆孔注水量Qj=166m3。

        注水壓力按(2)式確定

        (1.2~1.5)Pw≤Pz≤0.75Pf

        (2)

        式中,Pz—煤層注水壓力,MPa;Pw—煤層瓦斯壓力,MPa;Pf—上覆巖層壓力及煤層剪切強度之和,MPa。試驗礦井鮑店煤礦防塵用水靜壓在(3.0~4.0)MPa之間,能滿足上述要求。

        注水時間按(3)式進行計算

        (3)

        式中,T—總注水時間,d;D—開始注水時鉆孔距工作面距離,35m;d—結(jié)束注水時鉆孔距工作面距離,5m;i—工作面日推進度,按設(shè)計,取i=3.6m/d。通過計算,T=8.3d。

        單孔注水流量按(4)式計算

        (4)

        式中,q—單孔注水流量,l/min。通過計算,回風巷上孔qs=11l/min,下孔qx=9l/min,進風巷鉆孔qj=14l/min。

        工作面注水后煤的實際水份增量達到了(1.4~1.8)%,注水增量一般大于1%即有較好的防塵效果。

        3.2 采煤機徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵

        采煤機割煤過程是綜放工作面的主要產(chǎn)塵塵源,約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。采煤機處于綜放工作面主風流中,采煤機滾筒割煤產(chǎn)生的粉塵極易隨風流向人行道方向擴散,污染作業(yè)環(huán)境。同時,在液壓支架探梁上設(shè)噴嘴,在采煤機部位開啟這些噴嘴進行噴霧,在采煤機上方形成第二道噴霧屏障。

        3.3 液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

        液壓支架移架和放煤是綜放工作面的兩個主要產(chǎn)塵塵源,約占綜放面粉塵產(chǎn)出量的30%左右,亦是綜放工作面防塵的重點之一。

        液壓支架移架產(chǎn)塵的特點是,只在移架作業(yè)(降柱、拉架、升柱)過程中產(chǎn)塵,產(chǎn)塵時間極短;產(chǎn)塵部位主要在液壓支架架間,尤其在液壓支架前半部,處在工作面采場主風流中,產(chǎn)生的粉塵在風流作用下極易擴散。放煤口放煤產(chǎn)塵的特點是,主要在放煤作業(yè)時產(chǎn)塵,尤其在放煤初始階段產(chǎn)塵量大;產(chǎn)塵部位在液壓支架后部刮板運輸機處;支架后部由于受到支柱、四連桿、高壓軟管等支架零部件阻礙與支架前部主風流相比風速較小,但在后部刮板輸送機處有一較寬闊的連通空間,放煤時產(chǎn)生的粉塵如未被沉降,易隨風流沿此通道向下風鄰架擴散。

        參考文獻

        1 煤炭科學研究總院重慶分院綜采防塵課題組.放頂煤綜采工作面高濃度粉塵綜合防治技術(shù)的研究科學研究報告,1994.12.

        2 王晉育. 我國放頂煤綜采工作面防塵技術(shù)現(xiàn)狀評述及提高防塵效果的探討.煤炭部放頂煤綜采學術(shù)研討會,1993.2.

        3 兗州礦務(wù)局興隆莊煤礦、煤炭科學研究總院重慶分院. 兗洲礦務(wù)局興隆莊煤礦5306綜采放頂煤工作面粉塵防治技術(shù)及其效果考察,1992.10.endprint

        【摘 要】 煤礦綜采放頂煤工作面開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、粉塵濃度高,因而對塵毒的治理難度大。為此,提出了治理的總體思路、防治方案并在幾十個煤礦綜采放頂煤工作面推廣,取得了很好的效果。

        【關(guān)鍵詞】 綜采放頂煤工作面 粉塵 綜合防治

        中圖分類號: P618.11

        1 前 言

        綜采放頂煤是我國80年代初從國外引進的一種新的采煤方法。由于它具有高產(chǎn)、高效、低耗等一系列優(yōu)點,近十年來,在我國得到了較迅速的推廣,成為實現(xiàn)我國煤礦高產(chǎn)、高效的主要途徑之一。但這種采煤方法由于開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、產(chǎn)塵量可高達(2000~5000)mg/m3,因而對塵毒的防治難度大。在生產(chǎn)中,由于高濃度粉塵使作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化,嚴重地制約了這種采煤方法的推廣應用。

        2 綜放面高濃度粉塵防治的總體思路

        綜放工作面采煤機采煤和液壓支架移架均是移動性塵源,工作面直流通風,風流流場難以控制(風速每秒高達2m),工作面空間狹小且有變化,還有片幫冒頂?shù)炔焕蛩氐挠绊?,條件十分惡劣??紤]了上述條件后,提出了治本和治標兩手抓的總體思路:一是減少粉塵的產(chǎn)生;二是要針對不同塵源的特點,采取防治措施。

        3 綜放面粉塵防治的技術(shù)方案及效果

        3.1 綜放工作面煤層注水

        為了使綜放面厚煤層中頂層煤炭得到較好的濕潤,采用了雙向扇形鋁孔布置和三巷鉆孔長鉆孔靜壓注水的方式。

        由于在試驗工作面上煤的自然孔隙率僅為2.76%,透水性系數(shù)僅為0.01536,屬難注水煤層,在原始應力區(qū)注水是難以取得較理想的注水效果的。根據(jù)試驗工作面礦山壓力觀測及頂板位移規(guī)律資料的分析,回風巷在靠工作面一端60m左右范圍內(nèi),進風巷靠工作面35m左右范圍內(nèi),受礦壓及頂板位移影響,煤層中存在較發(fā)育的次生裂隙,煤層的滲透性大大提高,并可降低注水壓力。決定注水區(qū)域在距工作面(35~40)m開始注水,距工作面(5~6)m停止注水,注水時間約8天。注水系統(tǒng)主要由注水流量表、分流器、高壓閥門、注水管、封孔器等組成。注水中有關(guān)注水的一些參數(shù)分別由以下公式確定。

        單孔注水量由(1)式確定

        Q=KLBhγδ

        (1)

        式中,Q—單孔注水量,m3;K—注水系數(shù),取K=1.1;L—鉆孔長度,m;B—鉆孔間距,m;h—鉆孔范圍內(nèi)應濕潤的煤層厚度,m;γ—煤的密度,t/m3;δ—噸煤注水量,m3/t,取δ=0.025m3/t。通過計算,回風巷上孔注水量Qs=127m3,每個下孔注水量Qx=104m3,進風巷每個鉆孔注水量Qj=166m3。

        注水壓力按(2)式確定

        (1.2~1.5)Pw≤Pz≤0.75Pf

        (2)

        式中,Pz—煤層注水壓力,MPa;Pw—煤層瓦斯壓力,MPa;Pf—上覆巖層壓力及煤層剪切強度之和,MPa。試驗礦井鮑店煤礦防塵用水靜壓在(3.0~4.0)MPa之間,能滿足上述要求。

        注水時間按(3)式進行計算

        (3)

        式中,T—總注水時間,d;D—開始注水時鉆孔距工作面距離,35m;d—結(jié)束注水時鉆孔距工作面距離,5m;i—工作面日推進度,按設(shè)計,取i=3.6m/d。通過計算,T=8.3d。

        單孔注水流量按(4)式計算

        (4)

        式中,q—單孔注水流量,l/min。通過計算,回風巷上孔qs=11l/min,下孔qx=9l/min,進風巷鉆孔qj=14l/min。

        工作面注水后煤的實際水份增量達到了(1.4~1.8)%,注水增量一般大于1%即有較好的防塵效果。

        3.2 采煤機徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵

        采煤機割煤過程是綜放工作面的主要產(chǎn)塵塵源,約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。采煤機處于綜放工作面主風流中,采煤機滾筒割煤產(chǎn)生的粉塵極易隨風流向人行道方向擴散,污染作業(yè)環(huán)境。同時,在液壓支架探梁上設(shè)噴嘴,在采煤機部位開啟這些噴嘴進行噴霧,在采煤機上方形成第二道噴霧屏障。

        3.3 液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

        液壓支架移架和放煤是綜放工作面的兩個主要產(chǎn)塵塵源,約占綜放面粉塵產(chǎn)出量的30%左右,亦是綜放工作面防塵的重點之一。

        液壓支架移架產(chǎn)塵的特點是,只在移架作業(yè)(降柱、拉架、升柱)過程中產(chǎn)塵,產(chǎn)塵時間極短;產(chǎn)塵部位主要在液壓支架架間,尤其在液壓支架前半部,處在工作面采場主風流中,產(chǎn)生的粉塵在風流作用下極易擴散。放煤口放煤產(chǎn)塵的特點是,主要在放煤作業(yè)時產(chǎn)塵,尤其在放煤初始階段產(chǎn)塵量大;產(chǎn)塵部位在液壓支架后部刮板運輸機處;支架后部由于受到支柱、四連桿、高壓軟管等支架零部件阻礙與支架前部主風流相比風速較小,但在后部刮板輸送機處有一較寬闊的連通空間,放煤時產(chǎn)生的粉塵如未被沉降,易隨風流沿此通道向下風鄰架擴散。

        參考文獻

        1 煤炭科學研究總院重慶分院綜采防塵課題組.放頂煤綜采工作面高濃度粉塵綜合防治技術(shù)的研究科學研究報告,1994.12.

        2 王晉育. 我國放頂煤綜采工作面防塵技術(shù)現(xiàn)狀評述及提高防塵效果的探討.煤炭部放頂煤綜采學術(shù)研討會,1993.2.

        3 兗州礦務(wù)局興隆莊煤礦、煤炭科學研究總院重慶分院. 兗洲礦務(wù)局興隆莊煤礦5306綜采放頂煤工作面粉塵防治技術(shù)及其效果考察,1992.10.endprint

        【摘 要】 煤礦綜采放頂煤工作面開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、粉塵濃度高,因而對塵毒的治理難度大。為此,提出了治理的總體思路、防治方案并在幾十個煤礦綜采放頂煤工作面推廣,取得了很好的效果。

        【關(guān)鍵詞】 綜采放頂煤工作面 粉塵 綜合防治

        中圖分類號: P618.11

        1 前 言

        綜采放頂煤是我國80年代初從國外引進的一種新的采煤方法。由于它具有高產(chǎn)、高效、低耗等一系列優(yōu)點,近十年來,在我國得到了較迅速的推廣,成為實現(xiàn)我國煤礦高產(chǎn)、高效的主要途徑之一。但這種采煤方法由于開采強度大、產(chǎn)塵塵源多、產(chǎn)塵量可高達(2000~5000)mg/m3,因而對塵毒的防治難度大。在生產(chǎn)中,由于高濃度粉塵使作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化,嚴重地制約了這種采煤方法的推廣應用。

        2 綜放面高濃度粉塵防治的總體思路

        綜放工作面采煤機采煤和液壓支架移架均是移動性塵源,工作面直流通風,風流流場難以控制(風速每秒高達2m),工作面空間狹小且有變化,還有片幫冒頂?shù)炔焕蛩氐挠绊?,條件十分惡劣??紤]了上述條件后,提出了治本和治標兩手抓的總體思路:一是減少粉塵的產(chǎn)生;二是要針對不同塵源的特點,采取防治措施。

        3 綜放面粉塵防治的技術(shù)方案及效果

        3.1 綜放工作面煤層注水

        為了使綜放面厚煤層中頂層煤炭得到較好的濕潤,采用了雙向扇形鋁孔布置和三巷鉆孔長鉆孔靜壓注水的方式。

        由于在試驗工作面上煤的自然孔隙率僅為2.76%,透水性系數(shù)僅為0.01536,屬難注水煤層,在原始應力區(qū)注水是難以取得較理想的注水效果的。根據(jù)試驗工作面礦山壓力觀測及頂板位移規(guī)律資料的分析,回風巷在靠工作面一端60m左右范圍內(nèi),進風巷靠工作面35m左右范圍內(nèi),受礦壓及頂板位移影響,煤層中存在較發(fā)育的次生裂隙,煤層的滲透性大大提高,并可降低注水壓力。決定注水區(qū)域在距工作面(35~40)m開始注水,距工作面(5~6)m停止注水,注水時間約8天。注水系統(tǒng)主要由注水流量表、分流器、高壓閥門、注水管、封孔器等組成。注水中有關(guān)注水的一些參數(shù)分別由以下公式確定。

        單孔注水量由(1)式確定

        Q=KLBhγδ

        (1)

        式中,Q—單孔注水量,m3;K—注水系數(shù),取K=1.1;L—鉆孔長度,m;B—鉆孔間距,m;h—鉆孔范圍內(nèi)應濕潤的煤層厚度,m;γ—煤的密度,t/m3;δ—噸煤注水量,m3/t,取δ=0.025m3/t。通過計算,回風巷上孔注水量Qs=127m3,每個下孔注水量Qx=104m3,進風巷每個鉆孔注水量Qj=166m3。

        注水壓力按(2)式確定

        (1.2~1.5)Pw≤Pz≤0.75Pf

        (2)

        式中,Pz—煤層注水壓力,MPa;Pw—煤層瓦斯壓力,MPa;Pf—上覆巖層壓力及煤層剪切強度之和,MPa。試驗礦井鮑店煤礦防塵用水靜壓在(3.0~4.0)MPa之間,能滿足上述要求。

        注水時間按(3)式進行計算

        (3)

        式中,T—總注水時間,d;D—開始注水時鉆孔距工作面距離,35m;d—結(jié)束注水時鉆孔距工作面距離,5m;i—工作面日推進度,按設(shè)計,取i=3.6m/d。通過計算,T=8.3d。

        單孔注水流量按(4)式計算

        (4)

        式中,q—單孔注水流量,l/min。通過計算,回風巷上孔qs=11l/min,下孔qx=9l/min,進風巷鉆孔qj=14l/min。

        工作面注水后煤的實際水份增量達到了(1.4~1.8)%,注水增量一般大于1%即有較好的防塵效果。

        3.2 采煤機徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵

        采煤機割煤過程是綜放工作面的主要產(chǎn)塵塵源,約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。采煤機處于綜放工作面主風流中,采煤機滾筒割煤產(chǎn)生的粉塵極易隨風流向人行道方向擴散,污染作業(yè)環(huán)境。同時,在液壓支架探梁上設(shè)噴嘴,在采煤機部位開啟這些噴嘴進行噴霧,在采煤機上方形成第二道噴霧屏障。

        3.3 液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

        液壓支架移架和放煤是綜放工作面的兩個主要產(chǎn)塵塵源,約占綜放面粉塵產(chǎn)出量的30%左右,亦是綜放工作面防塵的重點之一。

        液壓支架移架產(chǎn)塵的特點是,只在移架作業(yè)(降柱、拉架、升柱)過程中產(chǎn)塵,產(chǎn)塵時間極短;產(chǎn)塵部位主要在液壓支架架間,尤其在液壓支架前半部,處在工作面采場主風流中,產(chǎn)生的粉塵在風流作用下極易擴散。放煤口放煤產(chǎn)塵的特點是,主要在放煤作業(yè)時產(chǎn)塵,尤其在放煤初始階段產(chǎn)塵量大;產(chǎn)塵部位在液壓支架后部刮板運輸機處;支架后部由于受到支柱、四連桿、高壓軟管等支架零部件阻礙與支架前部主風流相比風速較小,但在后部刮板輸送機處有一較寬闊的連通空間,放煤時產(chǎn)生的粉塵如未被沉降,易隨風流沿此通道向下風鄰架擴散。

        參考文獻

        1 煤炭科學研究總院重慶分院綜采防塵課題組.放頂煤綜采工作面高濃度粉塵綜合防治技術(shù)的研究科學研究報告,1994.12.

        2 王晉育. 我國放頂煤綜采工作面防塵技術(shù)現(xiàn)狀評述及提高防塵效果的探討.煤炭部放頂煤綜采學術(shù)研討會,1993.2.

        3 兗州礦務(wù)局興隆莊煤礦、煤炭科學研究總院重慶分院. 兗洲礦務(wù)局興隆莊煤礦5306綜采放頂煤工作面粉塵防治技術(shù)及其效果考察,1992.10.endprint

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