项目3煤矿防尘技术.ppt

项目三 煤矿防尘技术 任务一 煤层注水预先湿润煤体防尘技术 知识点 ◆ 熟知矿尘的湿润性 ◆ 熟知煤层注水的原理 ◆ 熟知影响煤层注水效果的因素 技能点 ◆能进行煤层注水预先湿润煤体防尘设计 一、相关知识 1.矿尘的湿润性 矿尘的湿润性是指尘粒与水分子的亲和能力，亦称吸湿性、浸润性。根据湿润性，可将矿尘分为亲水性矿尘(易湿润的矿尘)和疏水性矿尘(不易湿润的矿尘)。湿式除尘就是利用矿尘的湿润性从空气中分离(易湿润的)矿尘的。 煤矿中的岩尘一般为亲水性矿尘，煤尘为疏水性矿尘。通常采取提高尘粒与水滴的相 对运动速度、降低水的表面张力等方法来提高湿润效果。湿润后的矿尘质量增加，同时粒子间相互碰撞时容易凝聚在一起形成较大的尘粒，从而加快了沉降速度。井下使用喷雾装置就是利用矿尘的这种性质捕捉矿尘的。 2.注水减尘原理 1)煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源。 2)水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生 一、相关知识 3)水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。 3.煤层注水的作用 煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效的防尘手段。可使煤体在回采前达到较好的湿润状态，降低煤的产尘能力，以此显著减少煤层开采时的粉尘产生量，这对改善作业场所的劳动卫生条件、保护工人身体健康、防止瓦斯煤尘爆炸将起到重要作用。在综放工作面，煤层注水还起到软化煤体，提高放煤效率和顶煤回收率的作用。同时，煤层注水也能有效抑制煤体氧化，降低工作面温度，预防或降低冲击地压的危害，减少瓦斯的解吸及涌出量，降低工作面的瓦斯浓度，预防煤与瓦斯突出。 4.煤层注水可注性鉴定 1)煤层注水可注性判定指标有:原有水分，记作W，%; 孔隙率，记作n，%; 吸水率，记作δ，%; 坚固性系数，记作f。 2)煤层煤样采取方法按国标GB482的规定，由承担鉴定工作的单位在煤矿井下采、掘工作面采取有代表性的分层煤样,根据国际或国家有关规定测定可注性指标和进行可注性判定. 3)煤样测试结果同时满足W≤4%、n≥4%、δ≥1%和f≥0.4四个条件，则判定取样煤层为可注水煤层，否则判定为可不注水煤层。 一、相关知识 5.影响煤层注水效果的因素 １）注水压力、流量和时间 大量的实践经验表明,注水采取中压力,低流量,长时间的原则,会使煤体充分湿润,降尘效果好。 （１）注水压力 实际工作中，注水压力应控制在如下范围内： 低压注水时，注水压力应小于3MPa； 中压注水时，注水压力应在3MPa至10Mpa之间； 高压注水时，注水压力应大于10MPa。 注水水压过高，流水速度太快，可能使煤层中裂隙扩散，导致大量跑水漏水。实际工作中，要适宜调节，最好的注水压力是：高于煤层瓦斯压力低于地层压力。我国煤矿多数用静压低压注水，动压中压注水，效果很好。 （２）注水流量 一般提倡小流量注水，只要时间允许，就应小流量注水。 实际工作中，如果发现静压注水速度过低，可在注水前在孔内实施震动爆破，提高钻孔的透水能力，然后再注水。 一、相关知识 （3）注水时间 实际工作中，进行煤层注水时，一般遵循“长时间原则”，只要时间允许，应尽量长时间的进行注水。时间长短的判断，是以煤壁“出汗”，即煤壁均匀渗出水珠的现象为参考。判断煤体是否全面湿润，煤壁“出汗”后，可再进行一段时间的注水，便可结束煤层注水工作。 ２）煤体的裂隙和孔隙 煤体的裂隙和孔隙愈发育，注水阻力愈小，水在煤体内的渗透性愈好；煤体的裂隙和孔隙愈不发育，注水时，水在煤体内的渗透性愈差。 衡量煤的孔隙发育程度,一般采用孔隙率来表示, 煤的孔隙率为孔隙的总体积与煤和总体积的比率。实测资料表明，当煤层的孔隙率小于4％时，注水无效果；孔隙率为15％时煤层的透水性最好，注水效果最佳；孔隙率为40％时，煤层已成为多孔均质体，天然水分丰富，无需注水，这种情况多属于褐煤。煤层的裂隙和孔隙是天然生成的，实际工作中，可采取措施增大增多裂隙，从而达到减小注水阻力，增加水的渗透性的目的。 ３）上覆岩层压力 煤层的上覆岩层的压力随煤层埋藏的深度增加而增加，理论上认为，煤层所承受的上覆岩层的压力，随煤层埋藏的深度而成正比增加，所以开采深度较大的煤层需注水时，肯定比浅层煤层注水是要困难一些，并不一定在深层煤层中注水时，仅需提高注水压力就能解决问题。需要适当增大注水压力，延长注水时间，但效果并不一定好,一般来说，随着煤层埋藏深度的增加，煤层注水效果会有所减弱。 ４）支承压力 理论上认为，支承压力带煤体的有效孔