掘进工作面的注水防尘技术应用

张鹏

摘 要：为了解决掘进面突出煤层降尘难的问题，笔者采用现场试验和科学分析相结合的方法，在某煤矿综掘工作面进行了试验研究。首先测定突出煤层煤体的湿润半径，其次在突出煤层中设计了若干深20 m、直径75 mm的注水钻孔，注水压力为3.5～4.5 MPa，持续时间为2 h，然后取芯进行湿润效果检验。研究结果表明，在掘进进尺8.0 m处，注水降尘效果最佳，与注水前相比，注水后呼吸性粉尘有所下降，作业环境明显改善。

关键词：掘进工作面;注水降尘;润湿效果;呼吸性粉尘;粉尘浓度

中图分类号：TD714文献标识码：A文章编号：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

煤层注水降尘效果影响因素众多，而注水参数是主要影响因素之一[2-6]。注水参数主要包括注水壓力、注水速度、注水量和注水时间[7]。为了使突出煤层达到良好的煤层注水降尘效果，本文对突出煤层的煤层注水工艺进行了试验研究。

1 注水工艺

为了分析突出煤层的湿润效果，在巷道右帮距迎头5 m处打直径75 mm的钻孔（见图1），注水时间为2 h，现场注水压力为3.5～4.5 MPa，随后以该钻孔为圆心，在其内侧每隔0.5 m进行打钻，其钻孔布置如图1所示，取打钻2 m后的钻屑进行水分含量测定，用以判断注水后的湿润效果。

经测量，得到不同位置处的含水量图，如图2和图3所示。随着检验孔距注水孔距离（0.5～3.0 m）的增加，钻屑的煤粉含水量逐渐降低。随着检验孔深度的增加，钻屑的煤分含水量呈先增加后逐渐降低的趋势，检验孔距注水孔8 m时，钻屑的含水量达到最大值（3.60%）。因此，在该试验条件下，煤尘注水湿润半径为2.0～2.5 m。

2 现场应用与效果分析

2.1 现场应用

现场试验过程中，考虑到静压注水的压力小的影响，采取双孔注水，煤层注水降尘的钻孔采用[Φ]75 mm的钻头，孔深为20 m，钻孔与煤层顶底板平行，封孔长度为2 m。按照本文注水工艺和步骤，实际单孔注水时间取2 h，注水压力为3.5～4.2 MPa。

2.2 湿润效果

注水完毕后，待进尺2 m后，开始在巷道顶、底和两帮中部刻槽取其煤样，进行煤样钻屑水分分析，以检验注水后煤层的湿润效果。进尺不同深度后所得到的煤样全水分分析结果如表1所示。采用静压注水，煤层注水效果较好，煤层含水量均增加。煤层注水后，含水量随钻孔深度呈现先增加后逐渐降低的趋势。此外，由于煤层赋存条件差异，不同位置的煤层注水湿润效果并不一样。

2.3 降尘效果

为了检验注水防尘效果，在煤巷掘进工作面不同深度，对各个测尘点进行粉尘浓度测定，测量结果如图4所示。由此可见，煤层注水后掘进进尺8 m处，各个测尘点粉尘浓度最低，说明此处注水降尘效果最佳，煤层注水对综掘工作面降尘能够起到明显的效果。

为了检测注水后沿程粉尘浓度的分布，当工作面进尺8 m时关闭水幕，测定沿程粉尘浓度，得到注水前后沿程粉尘浓度分布比较结果，如图5所示。与注水前相比，注水后呼吸性粉尘浓度下降明显;注水后，在22 m处，呼吸性粉尘浓度达到稳定状态（明显小于注水前的30 m区间），说明注水后呼吸性粉尘浓度比注水前下降更快。

3 结论

本文通过煤层注水降尘的作用和影响因素分析，提出了一套适合煤矿现场应用的煤层注水工艺，现场应用试验验证了注水工艺的可行性。结果表明，采用静压注水，煤层注水效果较好，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%;突出煤层掘进头前方8 m处，注水降尘效果最佳;相比注水前，注水后呼吸性粉尘下降明显，且注水后呼吸性粉尘浓度比注水前下降更快。

参考文献：

[1]张永吉，李占德.煤层注水技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001.

[2]杨相玉，杨胜强，路培超.顺层钻孔瓦斯抽采有效半径的理论计算与现场应用[J].煤矿安全，2013（3）：5-8.