掘進工作面的注水防塵技術(shù)應(yīng)用

張鵬

摘 要：為了解決掘進面突出煤層降塵難的問題，筆者采用現(xiàn)場試驗和科學(xué)分析相結(jié)合的方法，在某煤礦綜掘工作面進行了試驗研究。首先測定突出煤層煤體的濕潤半徑，其次在突出煤層中設(shè)計了若干深20 m、直徑75 mm的注水鉆孔，注水壓力為3.5～4.5 MPa，持續(xù)時間為2 h，然后取芯進行濕潤效果檢驗。研究結(jié)果表明，在掘進進尺8.0 m處，注水降塵效果最佳，與注水前相比，注水后呼吸性粉塵有所下降，作業(yè)環(huán)境明顯改善。

關(guān)鍵詞：掘進工作面;注水降塵;潤濕效果;呼吸性粉塵;粉塵濃度

中圖分類號：TD714文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）08-0086-02

Application of Water Injection and Dust Prevention Technology in Driving Face

ZHANG Peng

（China Coal Technology and Engineering Group Chongqing Research Institute， Chongqing 400039）

Abstract：? In order to solve the problem of difficulty in dust reduction of the coal seam in the heading face， the author carried out experimental research on a comprehensive mining face in a coal mine by using a combination of field tests and scientific analysis. First， the wetting radius of the coal seam of the outburst coal seam was measured， secondly， several water injection boreholes with a depth of 20 m and a diameter of 75 mm were designed in the outburst coal seam， the injection pressure was 3.5～4.5 MPa and the duration was 2 h， then the coring was tested for wetting effect. The research results show that the effect of water injection and dust reduction is the best at the 8.0 m advancing distance， compared with before water injection， the respirable dust decreases after water injection， and the working environment is significantly improved.

Keywords： driving face;water injection dust reduction;wetting effect;respiratory dust;dust concentration

煤層注水降塵效果影響因素眾多，而注水參數(shù)是主要影響因素之一[2-6]。注水參數(shù)主要包括注水壓力、注水速度、注水量和注水時間[7]。為了使突出煤層達到良好的煤層注水降塵效果，本文對突出煤層的煤層注水工藝進行了試驗研究。

1 注水工藝

為了分析突出煤層的濕潤效果，在巷道右?guī)途嘤^5 m處打直徑75 mm的鉆孔（見圖1），注水時間為2 h，現(xiàn)場注水壓力為3.5～4.5 MPa，隨后以該鉆孔為圓心，在其內(nèi)側(cè)每隔0.5 m進行打鉆，其鉆孔布置如圖1所示，取打鉆2 m后的鉆屑進行水分含量測定，用以判斷注水后的濕潤效果。

經(jīng)測量，得到不同位置處的含水量圖，如圖2和圖3所示。隨著檢驗孔距注水孔距離（0.5～3.0 m）的增加，鉆屑的煤粉含水量逐漸降低。隨著檢驗孔深度的增加，鉆屑的煤分含水量呈先增加后逐漸降低的趨勢，檢驗孔距注水孔8 m時，鉆屑的含水量達到最大值（3.60%）。因此，在該試驗條件下，煤塵注水濕潤半徑為2.0～2.5 m。

2 現(xiàn)場應(yīng)用與效果分析

2.1 現(xiàn)場應(yīng)用

現(xiàn)場試驗過程中，考慮到靜壓注水的壓力小的影響，采取雙孔注水，煤層注水降塵的鉆孔采用[Φ]75 mm的鉆頭，孔深為20 m，鉆孔與煤層頂?shù)装迤叫?，封孔長度為2 m。按照本文注水工藝和步驟，實際單孔注水時間取2 h，注水壓力為3.5～4.2 MPa。

2.2 濕潤效果

注水完畢后，待進尺2 m后，開始在巷道頂、底和兩幫中部刻槽取其煤樣，進行煤樣鉆屑水分分析，以檢驗注水后煤層的濕潤效果。進尺不同深度后所得到的煤樣全水分分析結(jié)果如表1所示。采用靜壓注水，煤層注水效果較好，煤層含水量均增加。煤層注水后，含水量隨鉆孔深度呈現(xiàn)先增加后逐漸降低的趨勢。此外，由于煤層賦存條件差異，不同位置的煤層注水濕潤效果并不一樣。

2.3 降塵效果

為了檢驗注水防塵效果，在煤巷掘進工作面不同深度，對各個測塵點進行粉塵濃度測定，測量結(jié)果如圖4所示。由此可見，煤層注水后掘進進尺8 m處，各個測塵點粉塵濃度最低，說明此處注水降塵效果最佳，煤層注水對綜掘工作面降塵能夠起到明顯的效果。

為了檢測注水后沿程粉塵濃度的分布，當(dāng)工作面進尺8 m時關(guān)閉水幕，測定沿程粉塵濃度，得到注水前后沿程粉塵濃度分布比較結(jié)果，如圖5所示。與注水前相比，注水后呼吸性粉塵濃度下降明顯;注水后，在22 m處，呼吸性粉塵濃度達到穩(wěn)定狀態(tài)（明顯小于注水前的30 m區(qū)間），說明注水后呼吸性粉塵濃度比注水前下降更快。

3 結(jié)論

本文通過煤層注水降塵的作用和影響因素分析，提出了一套適合煤礦現(xiàn)場應(yīng)用的煤層注水工藝，現(xiàn)場應(yīng)用試驗驗證了注水工藝的可行性。結(jié)果表明，采用靜壓注水，煤層注水效果較好，相比原煤含水率，最高含水量提高2.2%，最低含水量提高0.1%;突出煤層掘進頭前方8 m處，注水降塵效果最佳;相比注水前，注水后呼吸性粉塵下降明顯，且注水后呼吸性粉塵濃度比注水前下降更快。

參考文獻：

[1]張永吉，李占德.煤層注水技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2001.

[2]楊相玉，楊勝強，路培超.順層鉆孔瓦斯抽采有效半徑的理論計算與現(xiàn)場應(yīng)用[J].煤礦安全，2013（3）：5-8.