煤矿生产采面减降尘技术研究与应用毕业论文(编辑修改稿)

煤矿生产采面减降尘技术研究与应用毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

佳截割参数， 在可能的条 件下减少炮眼数量及炸药用量等。 ② 预先或在生产过程中采取某种抑制浮游粉尘产生的措施（简称抑尘措施）。 例如采取煤层注水或采空区灌水，预先润湿煤体，湿式 钻眼 ，炮眼填塞水泡泥，放炮前后冲洗煤壁、岩帮、出煤、岩洒水等措施。 2）降尘措施 降尘措施： ① 采用喷雾方法将悬浮与风流中的粉尘降下来， ② 采用喷射泡沫方法将刚产生的浮游粉尘捕捉下来。 3）排尘措施 排尘措施是采用通风方法把悬浮于风流中的粉尘排出作业场所，或增大风量使作业场所的粉尘浓度得以稀释或降低的措施。 例如改善通风方式、山东科技大学学士学位论文 生产采面减煤尘综述 10 方法和采用最佳排尘风速等。 4）除尘措施 除 尘 措施是利用除尘器把风流中所含的粉尘捕集下来 加以清楚，使风流得到净化的措施。 例如机 采 工作面或锚喷、干 钻眼 及转载点等处采用的湿式或干式除尘器（捕集器）除尘等。 5)个体防尘措施 个体防尘措施是利用个人防尘工具把呼吸空气中粉尘过滤下来，使工人吸入净化了的空气，或者采取由作业场所 外部输送的清洁压风供工人呼吸。 例如佩戴防尘口罩、防尘面罩、防尘帽或压气呼吸器等。 防止煤尘引爆的措施 防爆措施有：一是在生产过程中防止悬浮煤尘发生爆炸的措施，二是防治沉积于巷道周壁及底板 上的煤尘参与爆炸的措施。 防尘措施及防止煤尘引燃的防火措施，诸如防止炸药爆燃、电火花、摩擦火花及瓦斯爆炸等，虽然均属于防爆措施的一部分，但通常所讲的防爆措施，主要针对沉积煤尘参与爆炸而采取的措施。 主要有：清扫沉积煤尘、冲洗沉积煤尘 ，撒布岩粉或颗粒状氯化钙及食盐、覆盖或固结沉积煤尘、巷道刷将等措施。 隔爆措施 隔爆措施是为把已经发生的煤尘爆炸限制在尽可能小的范围内，不让爆炸继续传播下去，以避免酿成更大区域的爆炸灾害所采取的措施。 其主要方法 有两种：一是采取被动式隔爆方法，如在巷道中设置岩粉棚或水棚等，二是采取自动式隔爆方法，如在巷道中设置自 动隔爆装置等。 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 11 3 生产采面减尘理论与技术 湿式 钻眼 的原理与技术 风动凿岩机或电煤钻是炮 采 工作面持续时间最长、产尘率最高的工序。 钻眼 工序的防尘是炮 采 防尘中极为重要的工序。 湿式 钻眼 的原理 在炮 采 工作面进行 钻眼 工序时，采用湿式 钻眼 设备。 这样当 钻眼 设备与 煤体 接触摩擦时， 煤体 得到了润湿。 浮游粉尘的产生量便会减少。 湿式 钻眼 技术 1） 风钻式湿式 钻眼 （ 1）供水方式及降尘效果 使用风钻进行湿式 钻眼 ，是国内外 炮采作业 有效的基本防尘方法。 据调查，我国目前约有 60%以上 的 岩巷炮采 工作面采用了湿式 凿岩。 这种方法是在 钻眼 过程中，将压力水通过风动凿岩机送入孔底，润湿 并冲洗炮眼中的粉尘，使其在炮眼中变成尘浆流出炮眼。 湿式凿岩用得好的矿井，工作面粉尘浓度可由干 钻眼 的 500~1400mg/m3降至 4~10 mg/m3，降尘率可达90%以上。 湿式凿岩按其供水方式的不同可分为如下两 种： ① 中心式供水。 中心式供水是在钻机中心装有水针，水针前端插入尾部的中心孔，后端与弯头及供水管连接；凿岩时，打开水阀，压力水经水钎进入炮眼底，润湿和冲洗粉尘。 中心供水的降尘效果与供水量有关，供水量越大，降尘效果好，供水量小，降尘效果 差。 一般认为，供水量 4L/min 较为合适。 中心供水的水压要低于风压 98~147kPa。 如果水压过高，水会进入机膛，冲洗润滑油，使凿岩机运转不正常，降底了凿岩速度。 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 12 ② 侧式供水。 测试供水风钻的结构是钎子尾部装有一个接水的离合器装置，如图 3— 1 所示， 侧式供水风钻， 钻眼 时供给的压力水不是经过水针，而是在钻机头部通过离合器，并由其内腔经过配水胶皮圈，再经钎尾上的一个小孔进入签子中心孔，然后经钎子头的出水孔到达炮眼底部，使岩尘湿润。 由于压力水是从机头旁直接供给，避免了冲孔水倒灌机膛和充气现象的发生，改善了对细粉尘的 捕获，能进一步降低作业场所的粉尘浓度和提高纯凿岩速度。 侧式供水的水压比中心式供水的水压高，一般控制在 294~392kPa 范围内较为适宜，如果太高，会发生因密闭封圈和钎杆一同转动而漏水现象。 图 侧式供水风钻与离合器组装示意图 1— 风钻前部 2— 水套 3— 胶皮圈 4— 钻杆 5— 钎托 （ 2）湿式 钻眼 设备 我国煤矿目前广泛应用的定型湿式 钻眼 设备，见表 31[1]。 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 13 表 31 湿式 钻眼 设备 2） 煤电钻湿式 钻眼 在含有夹矸的煤层中 中，采用湿式煤电钻 钻眼 ，能获得良好的降尘效果。 工作面的粉尘浓度能有电煤钻干 钻眼 时的 ~140mg/m3 降至9~18mg/m3。 降尘效率可达 75%~90%。 煤层注水的原 理与技 术 煤层注水防尘的原理与影响因素 1） 煤层注水防尘原理 煤层注水是在回采前预先在煤层打若干钻孔，通过注入压力水，使其沿着煤层的层理、节理和裂隙向四周扩散，渗入煤的孔隙中增加煤的水分和尘粒间的粘着力，并 使煤体塑性增强、脆性减弱 ， 当煤体受外力作用时 , 许多脆性破碎变为塑性形变 ， 大大减少煤体破碎为尘粒的可能性。 同时渗到煤体裂隙内的水分，还可以将原生细尘粘结为较大的尘粒，使之失去飞扬能力。 名称 气腿式 钻眼 机 冲击旋转支腿式电动 钻眼 机 旋转式岩石电钻 型号 7655 YT26 YTP26 YD2 YDX40A 钻研深度 /m 5 5 5 5 4 5 钻孔直径 /mm 34~38 3~438 3~442 36~45 3~443 40 钎尾规格（六角对边长） /mm 22108 22 108 22 108 22108 22或 25 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 14 2） 影响煤层注水难易程度的因素 煤层注水过程中，水沿着煤体的裂隙及孔隙渗透于媒体的内部，并储存于裂隙与孔隙 中，水在煤层中运动的动力是注水压力、煤体 自身的毛细血管及水的自重力，阻碍水流动的是裂隙、孔隙的阻力及瓦斯压力。 因此影响水在煤层中渗透的因素主要是煤的裂隙和孔隙的状态，及煤的坚固性系数等因素。 煤的透水性与煤的裂隙发育程度、裂隙排列方向有密切关系，衡量透水性用渗透系数来表示。 一般节理裂隙越发育，渗透系数越大，渗透性越好，越容易注水。 另一方面 ，煤是含有大量孔隙的物质，煤的孔隙间基本上是连通的。 不同自然条件的煤种其煤体内的孔隙、发育程度及孔径都不同。 衡量孔隙发育程度用孔隙率来表示。 孔隙率是孔隙的总体积与煤的总体积 的百分比。 国外对烟煤的研究资料表明，当孔隙率小于 4%时，透水性良好，能注水；当孔隙率达到 15%时，透水性就极好，注水润湿效果非常明显。 此外，煤的透水性 还与煤的坚固系数 f 及煤的上覆岩层压力有关。 f较小时，透水性好，易于注水，反之则难于注水。 若煤层上覆岩层的压力增大，煤的孔隙率则会减小，从而降低煤的透水性。 综上所述，煤层注水的难易程度与煤的裂隙、煤的孔隙、煤的坚固性及变质程度等因素有关，为了具体表示煤层的透水性及湿润性，根据压力梯度及钻孔单位面积的吸水量，提出了衡量注水 难易程度的综合指标 [2]，即 0000 StpQ ， cm/（ SMP ） (31) 式中 ， 0 —— 衡量煤层注水难易程度的综合指标； 0p —— 初始（最大）注水压力， MPa； 0t —— 压力为 0p 时注水连续时间， s； 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 15 0S —— 钻孔吸水的表面积， 2cm ； Q —— 一个钻孔的吸水量， 3cm。 煤层注水方式及选择 煤层注水方式是表明钻孔长度、位置和方向的概念，一般分为长孔、短孔、深孔和巷道注水等几种方式。 各种注水方式及其优缺点和使用条件（见表 32[2]）。 注水方式应根据煤层的赋存条件、回采技术、注水设备条件、各种注水方式的使用条件以及注水方式与岩层压力的关系进行选择。 注水方式与 生产采面 前 方应力分布关系 如图 所示 图 注水方式与 生产采面 应力分布关系 长钻孔煤层注水技术工艺 1） 钻孔参数 （ 1）钻孔直径。 采用岩石电钻打孔时，钻孔直径比较小，而采用钻机打孔时，钻孔直径越大，钻孔直径一般在 44~60mm 之间。 对软而易碎煤层采用小直径钻孔；硬煤层可采用较大直径钻孔。 采用封孔器封孔式， 应按封孔器的要求确定钻孔直径，当采用水泥沙封孔时，应按封孔器的 要求 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 16 表 32 煤层注水方式、优缺点及适 用条件 注水方式 优缺点 适用条件 长孔注 水 优点： ① 润湿区域大 ② 注射时间长、润湿均匀 ③ 注水与生产无干扰 ④ 经济 缺点： ① 打钻技术较复杂 ② 地质条件的变化适应差，易 穿顶、底板，不仅难以达到设计 长度，而且还影响正常注水 ③ 封孔比较复杂 长孔注水是较好的注水方式，选择时应优先考虑，特别是回采强度大，地质条件好的中厚煤层更适宜这种注水方式。 但当地质条件变化大时，本方式受到较大限制。 短孔注水 优点 ① 地质条件适应性强 ② 注水设备、工艺、技术均较简单 缺点 ① 钻孔多，润湿范围小 ② 封孔繁而不易严密，易跑水 ③ 注水与 生产采面 其他工序相互干扰 有走向断层或倾角不稳定的煤层；煤层较薄及围岩有吸水膨胀性质而影响顶板管理时，采用这种方法最为合适。 深孔注水 优点 适应围岩吸水膨胀性钻孔小，润湿范围大而均匀。 缺点 技术设备复杂，钻孔数量多。 该方式适应于采煤循环中，有准备班，每周有公休日，以便在此期间进行注水工作 巷道注水 优点 ① 钻孔少，润湿范围大 ② 润湿效果好 缺点 ① 岩石钻孔工作量大 ② 打钻困难、不经济 ③ 有时因临近层巷道破坏 影响注水工作正常进行。 注水煤层的上、下不要有现成的巷道，且其他条件适宜时。 该方法现场采用少。 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 17 确定钻 孔直径，当采用水泥沙浆封孔，人工灌浆等方法封孔时，封孔段的直径应扩大至 80~110mm， 一般为 90mm。 （ 2） 钻孔长度。 钻孔长度根据工作面的长度和煤层透水性来确定。 钻孔长度受钻机能力、煤层倾角、厚度、构造、夹矸情况及技术因素的影响，往往达不到设计长度。 钻孔长度 l 按下式 [2]计算： 单项钻孔 布置式 mg Sll  ， m （ 32） 式中 ， gl ——工作面长度， m mS —— 与煤层透水性和钻孔方向有关的系数，向上钻孔注水时，取mS =20；下向钻孔注水时、透水性弱的煤层取 mS =20m；透水性极强的可取 gm lS   2131， m 双向钻 152  gll ， m （ 33） （ 3） 钻孔间距。 钻孔间距可根据煤层润湿半径 来计算，合理的钻孔间距一般通过实验来确定。 我国矿井注水的间距大多为 10~25m,设计时可按15~20m 考虑。 （ 4） 钻孔角度。 钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层中，以避免穿透顶底板，考虑到钻杆的下沉，开口位置应选在煤层上部，钻孔倾角  可按下式 [2]计算 ：   m ，（176。 ） （ 33） 式中 ， m —— 煤层倾角，（176。 ）； 山东科技大学 学士学位论文 生产采面减尘理论与技术 18 —— 钻杆最。