煤炭与化工
Coal and Chemical Industry
第43卷第11期
2020年11月
Vol.43 No. 11
Nov. 2020
煤矿安全环保与煤炭加工
王波
（晋煤集团长平煤矿，山西晋城048000）
摘 要：长平煤矿5302工作面煤尘具有爆炸危险性，严重威胁着矿井安全生产。本文采取了 煤层注水除尘技术，煤尘风险得到有效控制，实现降尘率提高23.6%，综采工作面呼吸性粉尘 浓度低于252 mg/m\全尘浓度低于496 mg/n?，满足了矿井安全生产条件。关键词：煤层；注水除尘；煤尘；爆炸危险
中图分类号：TD714 文献标识码：B 文章编号：2095-5979 （ 2020 ） 11-0114-03
Application of coal seam water injection
dust removal technology in fully mechanized face
of Changping Mine
Wang Bo
(Changping Mine, Shanxi Coal Group, Jincheng 048000, China )
Abstract : Coal dll 就 in the 5302 working face of Changping Mine with explosive risk, seriously threatened the safety of mine production. In the original coal seam water injection dust removal technology, the coal dust risk was effectively controlled, and the dust reduction rate was increased by 23.6%. The respirable dust concentration of the fully mechanized
mining face was less than 252 mg/m 3 and the total dust concentration was less than 496 mg/m 3, which met the safety of the
mine.
Key words : coal seam; water injection to remove dust; coal dust; explosion hazard
0引 言
综采工作面的粉尘爆炸是矿井灾害之一，煤尘 的危害包括2个方面：①煤尘爆炸事故，工作面煤
尘超标可能引起燃烧或爆炸，极易造成井巷设施设 备损坏报废、死伤性恶劣事故；②煤尘导致的
尘肺病职业危害。长平煤矿为加强煤尘风险控制，
采取了煤层注水、通风防尘、喷水降尘、个体防 护、阻隔爆、矿尘检测等多个方面措施。实际应用
效果过表明，被动控制措施效果不理想，而煤层注 水除尘技术是一项主动防治措施，效果较好。
1工作面概况
长平煤矿5302重型放顶煤工作面位于3号煤
一水平五盘区南翼，为五盘区的首采工作面，地面
标高979—1 170 m，煤层底板标高412—480 m, 工作面走向长度1 509.2 m （帮一停），倾斜长度
295.0 m （帮一帮），煤层平均厚度5.6 m，采用综
采放顶煤一次采全高。该工作面煤层赋存条件较为 复杂，煤层节理发育较多，煤炭组成包括半暗煤、
半亮煤，煤尘具有爆炸危险性。2019年度鉴定结 果表明，该矿井为高瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险
性，矿井产尘工序包括割煤、移架、推前运输机、 放顶煤、拉后运输机。
2工作面注水系统
2.1基本要求
5302工作面在可采长度范围内布置与巷道走
向垂直的钻孑L （孔深度275 m 、直径65 mm ），采
用18 m 长封孔器预先封孔，采用单孔动压注水方
责任编辑：高小青 D0I: 10.ki.cci.2020.11.033
作者简介：王 波（1984—），男，山西晋城人。
引用格式：王波.煤层注水除尘技术在长平煤矿综采工作面的应用[J].煤炭与化工，2020 , 43 （11）： 114-116.
114
王波：煤层注水除尘技术在长平煤矿综采工作面的应用2020年第11期
式，向孔内通过加压泵注水，注水压力为8MPa。
2.2注水孔布置方式及参数
（1）注水方式。5302工作面采取先静压后动
压，双向交叉打孔，近距离注水方式进行煤体注
水，在5302工作面回风丿顺槽煤帮打注水孔，每隔火焰检测
耐高温深井泵10m打1个高位孔（距离底板1.4m）、高位孔钻
孔长度为275m o
在煤层注水中添加降尘剂，降尘剂能提高水溶
钢水包
液对煤体的湿润能力，有利于水溶液沿着煤层裂隙
渗透。由GZJ—02型管道自动加液混合装置在注
水过程中添加，能够极大的提高注水效果，更利于
煤层注水抑尘作用的发挥。
（2）开孔位置。在联络巷布置注水钻孔，设
计第一个钻孔位于距离工作面10m的位置，设计
孔间距10m，孔深275叫高度1.0m，孔径065
mm，与巷道走向垂直。高位钻孑L开孔高度1.4m,
间距10m，钻孔仰角为2.6。，布置形式如图1
所示。
1509.2m
孔5 6 m 置
B
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逾
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图1钻孔布置示意
Fig.1Drilling layout
（3）钻孔数量。联络巷每侧钻孔数量为75个，采用18m长封孔器，使用水泥浆由封孔泵进行封孔以及采用9m长胶囊封孔器封孔。当注水孔位于工作面10m时，注水孔停止注水，将该孔注水管路拆除并安装在下一个（与该孔相隔4个孔）待注水的钻孔。
2.3钻孔注水量
根据《长平煤矿安全规程》规定，煤层自有自然水分大于4%时，不必实施煤层注水防尘措施，该工作面原始煤体自然水分平均为1.8%，工作面需采取煤层注水防尘措施。注水流量为134 L/min，压力8MPa。
（1）5302工作面钻孔注水量计算。
Q=LBMyq（1）式中：Q为单孔注水量，n?；Z为钻孔影射长度，取275m;B为注水孔间距，取10m;M为煤层厚度，取5.6m；丁为煤的密度，取1.3t/m3;q为吨煤注水量，取0.022m3/t o
根据计算高位钻孔的注水量为440.4t o
（2）注水时间为钻孔开始注水至煤体全面湿润的时间。注水煤体的湿润范围内煤层壁出现渗水
绝缘阻抗测试“出汗”则表明煤体达到全面湿润要求，査阅资料,
注水时间按照经验通常取10~20d o
单孔注水时间的计算为：
T=Q/V（2）
式中：T为单孔注水时间，h；Q为单孔注水量，m3;V为注水流量，m3/h，取2.01。
根据计算高位钻孔的注水时间为219h，考虑准备工作、交接班等特殊因素，每天实际注水时间
约20h，注水天数为lid。
（3）注水压力范围为8~6MPa，注水压力8 MPa。
（4）煤层注水水源取自井下生产用水系统。从生产给水管网中接水管至注水泵站，将水储存于
水箱，注水泵从储水箱中吸水加压对煤层进行注水。
2.4注水系统设备及仪表
5302工作面煤层注水主要设备见表lo
表1煤层注水配套装备
Table1Coal seam water injection supporting equipment
序号设备名称规格型号单位数量
1煤层注水钻机ZYW-1200台2 2煤层注水泵7BG-4.5/160台4 3安全阀单向阀个2 4内螺绞升降止回阀H41H-160个2 5叶轮式湿式水表个2 6高压注水水表DCM.5/200个4 7等量分流器DF-3个8 8高压闸阀J13H-160HI个8 9封孔器YPA-120个8
3应用效果描述
在距离作业面10、20、30、40、50、60m6个点位设置粉尘监测点，监测6个点位的粉尘浓度，检测指标包括呼吸性粉尘浓度和全尘浓度2个指标的平均浓度，对平均浓度监测数据进行汇总统计，结果如图2、图3所示。
数据分析表明，①注水前与注水后，粉尘浓度较大位置一般位于距离作业面30m以内位置；②由图2可知，在动压注水22d后，经过注水除尘工艺，煤尘降尘率明显提高，提高约23.6%左右。
115
2020年第11期煤炭与化工第43卷工作面距离/m
(¥・旨二豐暑
图2注水前后呼吸性粉尘浓度沿程浓度Fig.2Respirable dust concentration along the course before and after water injection
图3注水前后全尘浓度沿程浓度Fig.3Total dust concentration along the course before and after injection
4注水有关规定及注意事项
（1）在注水时，需要严格控制注水压力，严格按照设计压力注水，每个注水孔安装压力表进行
控制；流量和注入水量需要安装流量表进行计量,
并严格做好记录。
（2）应用效果表明，降尘剂的添加能够显著提高煤体注水效果，在煤层注水过程中需要做好时
降尘剂的应用管理工作，须做到加降尘剂的设备的完好并及时开启，并观察压力as流量表确保除尘剂的合理应用。
（3）煤层注水过程中，须做好工作面及顺槽注水状态的监护工作，发现煤壁或封孔处大量漏水
需及时暂停注水，并采取有效可行的措施。
（4）煤层注水时，注水区域煤壁出现“挂汗”，须及时停止注水；该现象出现预示着煤体已
经湿润，注水工作达到效果。
5结语
长平煤矿实施的煤层注水降尘技术，与传统的
防尘技术相比较，煤层注水除尘方式是主动防治煤
尘措施，效果较好。实践表明，该工艺能够实现降
尘率提高23.6%，综采工作面呼吸性粉尘浓度低于252mg/m\全尘浓度低于496mg/n?，煤尘风险和尘肺病危害能够得到有效控制。
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（上接第113页）
表3工业试验结果
Table3Industrial test results
药剂用量
种类kg/t干煤泥
1现用
2MF捕收剂0.4
3 4
现用
MF捕收剂0.6
5现用
6MF捕收剂0.8
精煤尾煤计算入料抽出率浮选完善指标产率/%灰分/%产率/%灰分/%灰分/%7）wf 51.669.1548.3455.4531.5351.6653.56 53.349.0646.6656.4831.3454.9953.74 56.3310.9643.675&8231.8656.3354.06 59.5710.5440.4361.2131.0360.5757.03
5&6412.0641.3660.1331.945&6454.63 62.8611.9837.1464.9931.6762.8657.19
好，捕收性强，适用于高灰细粒级煤质的洗煤厂。
（3）MF捕收剂用量在0.6kg/t干煤泥，精煤灰分10.54%，抽出率60.57%，精煤产率提高4%，具有较高的经济效益。
甲烷制氢
116
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