综采工作面煤层注水降尘试验研究

为降低综采工作面空气粉尘浓度,减小粉尘对矿工及设备的危害,在西山煤田3号煤层开展煤层注水试验。通过测量固定测点粉尘的质量浓度及分散度,分析煤层注水的效果及其对综采工作面粉尘浓度和粒径分布的影响。结果表明:试验煤层单孔设计注水量440 m~3条件下,煤层内在水含量平均增加1.02%,外在水含量平均增加了2.21%;注水后煤尘粒径分布范围变窄,平均粒径减小,整个工作面空气中全尘浓度平均降低28%,呼尘浓度平均降低32%。     

煤壁注水效果显著

宁夏石炭井矿务局三矿通风队,从一九七○年起,试行煤壁注水预湿煤体防尘新工艺。 几年来在实践中不断提高和发展,至今已在6个不同煤层的56个回采工作面实行了注水。煤层注水的防尘效果显著。注水前,工作面煤尘浓度为 102～571毫克/米3,注水后降为 35～55毫克/米3。如果在机巷洒水的条件下,工作面的浮淤煤尘浓度可降低到25～30毫克/米3或更小些。煤体注水是在尚未开采的原始煤层中通过钻孔注入压力水,使之渗入煤体内的微细孔隙中,预先湿润煤体。这样不仅可以把煤尘消除在开采和运输等过程之前,还可以预防矿井煤尘的燃烧、爆炸等事故,深受广大…     

煤层注水除尘技术在综掘工作面中的应用

煤巷综掘工作面生产过程中产生大量的煤尘,采掘工作面煤层进人断层和褶皱发育的地带,倾角较大的和厚度大的矿层,其产尘量一般比较大,严重影响煤矿的安全高效生产。为了保障矿井工作人员的身体健康,使作业场所粉尘浓度达到国家规定的要求,实现安全生产,以煤巷综掘工作面为试验研究对象,对煤层注水除尘技术进行了探讨,详细的叙述了其注水工艺,对比了注水前后的粉尘浓度的参数的变化,进行注水工作之后,浮尘达到稳定状态的距离提前了10m左右,煤体含水率随注水钻孔的增加呈现先增加后减小的趋势,对今后的煤层注水除尘工作提供了指导。     

厚煤层高压脉冲式注水技术应用研究

针对东滩煤矿4312综放工作面所采煤层可注水孔隙率较低,导水性较差的情况,在煤层脉动注水机理分析的基础上,开展高压脉冲式煤层注水,根据工作面超前支承压力及极限平衡区宽度确定注水超前距离及终止注水超前距离,并设计了脉冲式高压注水系统。现场试验表明,4312综放工作面煤层水分平均增加量达到1.197%,有效湿润半径达到15 m,工作面各工序的平均降尘效率超过40%,注水效果明显优于同矿区同煤层静压注水和动压注水效果。     

近距离煤层群工作面采场围岩失稳机制与控制技术

为探讨近距离煤层群工作面采场围岩失稳机制和开发相应的控制技术,采用理论计算、数值模拟和实验室试验综合方法,研究煤层群开采围岩采动应力场分布。阐明松散煤体注水加固的力学机制,并开发现场厚坚硬顶板深孔预裂爆破、深浅孔联合注水、新型采煤工艺综合技术措施。研究结果表明:在煤层群开采条件下,上下工作面相互影响程度剧烈,将下伏煤层工作面布置在上覆煤层开采后的卸压区内,可避免上煤层遗留煤柱高集中应力的影响,降低下伏煤层工作面原始应力水平。用设计的深孔预裂爆破工艺,能避免关键层断裂后对下伏煤层作面的动压冲击。提出的工作面低压短时间浅孔注水和2巷超前长孔预注水工艺,能提高松散煤体抗剪强度,增加煤体稳定性。     

放顶煤综采工作面的煤层注水

针对放顶煤综采工作面采煤及煤层结构特点,提出了放顶煤综采工作面的煤层注水工艺及注水参数。     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。     

软煤层综放工作面注水防尘中的工艺问题

以现场注水试验和实验室实验结果为依据,分析并讨论了目前研究甚少而又对注水防尘实施,特别是在软煤层综放工作面实施很重要的工艺问题,提出了适宜的钻孔、封孔、润湿效果考察方法以及表面活性剂应用中的浓度选择、种类选择和应用的必要性评价方法     

应用渗透棒提高煤层注水效果分析及试验研究

为改善煤层注水效果,降低粉尘对矿工及设备的危害,开展渗透棒注水煤体润湿效果分析及试验研究。通过建立煤层注水力学模型,运用驱替理论推导注水过程水气动界面的运动特征及润湿半径与注水时间、注水压力和渗透率的关系式;设计普通注水与渗透棒注水对比试验,分析渗透棒注水对煤体润湿效果的影响。试验结果表明:与普通注水润湿半径为6～8 m相比,渗透棒注水润湿半径为20 m以上,是普通注水润湿半径的2～3倍;渗透棒注水能够大幅增大煤体润湿范围、减少工作面钻孔数量、降低注水成本。     

喷雾降尘效率及喷雾参数匹配研究

采用压力型雾化喷嘴沉降煤矿粉尘简单实用。为了更好地利用喷雾技术高效沉降作业场所的粉尘,采用理论分析的方法得到水雾粒度与水压力之间的关系曲线,进一步得到喷雾降尘效率与水压力之间的关系曲线,并在煤矿井下进行试验验证。从而得出高效沉降粉尘应该用小口径喷嘴和较高的喷雾压力,但应限制在10MPa以下,超过该限值,降尘率提高甚微。2MPa以下的喷雾压力,降尘效率超不过50%,对水资源是一种浪费。当限定喷雾系统的水量消耗时,应采取减小喷嘴口径或减少喷嘴数量的方法获得较高的喷雾压力,从而获得较高的降尘效率。     

Research and practice on fluctuation water injection technology at low permeability coal seam

In order to solve the problem of poor affusion effect on low permeability coal seam, the paper analyzes the micro process of the coal seam water infusion in wetting coal and determines the main factors affecting coal seam water infusion. The permeability of the NO.3 coal seam in east working face of Xingcun coal mine by MTS815.03 servo-controlled rock mechanical test system has been tested. Results show that when the peak stress in coal sample specimens reaches 48.53 MPa, permeability ranges from 0.5158 to 2.9576 × 10⁻⁸ Darcy, and it means that the coal seam is low in permeability and difficult in water injection. Based on the characteristics of low permeability and geostress situation, efficient fluctuation water injection technology with permeable agent and relevant process parameters have been designed. The surface tension of the permeable agent developed here is 31.18 m N/m when mass concentration reaches 0.05%. The permeable agent can permeate into 2 cm thick coal layer completely in 10 s, thus improving the wettability of water effectively and the water injection pressure fluctuates between 7 MPa and 25 MPa. The application of the technique in the 3rd coal seam in east working face of Xingcun coal mine shows not only single-arch injection experienced a significant increase on average, from no more than 10 m³ to 63.3886 m³, but also the effect of dust fall, cooling and rock burst prevention is remarkable.     

煤层注水过程分析和煤体润湿机理研究

分析了煤层注水过程中水在煤体中的运动动力和过程,用界面化学理论分析了煤体表面的润湿过程,得出了煤体能够自行润湿的条件,即润湿过程的润湿功必须为正,同时得出了各种润湿过程的判断依据.根据上述理论分析,阐明了煤层注水降尘的润湿机理,为煤层注水提供理论基础.     

地面水力压裂对井下煤层瓦斯抽采影响分析

为了研究高河煤矿地面压裂钻井作业对井下煤层瓦斯抽采效果的影响,以3#煤层E2307工作面为主要考察对象,对水力压裂前后煤层渗透率、抽采瓦斯浓度和纯量进行统计分析。研究结果表明:地面压裂钻井水力压裂后煤层反演渗透率提高了13倍以上;压裂后瓦斯浓度最大增幅为122%,最小增幅为34%,平均增幅为71%,同样,瓦斯纯量也有大幅度的提高。研究认为高河煤矿地面水力压裂作业对其高瓦斯含量、低渗透性煤层具有良好的应用前景,对同类煤矿及煤层提高瓦斯抽采效率,预防井下瓦斯动力灾害具有积极的借鉴意义。     

煤层水力压裂合理参数分析与工程实践

煤层水力压裂技术是近年来应用于高瓦斯低透气性突出煤层的一种卸压增透消突技术,人们对水力压裂的卸压增透消突机理有了较充分的认识,现场工程应用的效果也较好,但有关煤层水力压裂参数是如何确定的系统分析却是很少。笔者在阐述水力压裂机理及压裂过程的基础上,系统地阐述高瓦斯低透气性突出煤层水力压裂所需的注水压力、流量、注水时间、注水速度、孔间距、封孔长度等技术参数以及煤体内在因素的影响作用;最后在义安矿FD003工作面进行了水力压裂试验研究和效果考察,得出适合义安矿的水力压裂合理注水参数。通过水力压裂,煤层瓦斯抽放量和抽放浓度得到大幅度提高,达到了卸压增透防突效果,同时起到了润湿煤体和降尘效果。     

CO2-超细水雾对瓦斯/煤尘爆炸抑制特性研究

为了解CO2-超细水雾对瓦斯/煤尘爆炸抑制特性,用自行搭建的实验系统,从超压、火焰传播速度和火焰结构3个方面研究了CO2-超细水雾形成的气液两相介质对9.5%瓦斯/煤尘复合体系爆炸的抑爆效果、影响因素与原因。研究结果表明:随着CO2体积分数和超细水雾质量浓度的增加,爆炸火焰最大传播速度、爆炸超压峰值均出现明显下降,火焰到达泄爆口时间显著延迟;尤其当CO2体积分数达到14%与超细水雾的共同抑爆效果凸显,瓦斯/煤尘复合体系爆炸超压的“震荡平台”消失,同时火焰结构呈现“整体孔隙化”。所得结论为煤矿井下高效防爆抑爆技术进行了完善和增强。     

煤层注水中水分蒸发现象的研究

对煤层注水的水分蒸发现象进行了研究 ;提出了注入水分蒸发的力学平衡公式 ;研究了影响水分蒸发的各项因素。在此基础上 ,提出了在注水钻孔中添加粘尘棒 ,阻止注入水分过早蒸发的新方法 ,并进行了纯水和粘尘棒溶液在煤体中蒸发的试验。