掘进面“三压带”分段注水防尘机理及应用研究

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掘进面煤层注水湿润煤体作为防治粉尘危害的一种重要手段,在国内外煤矿中已得到推广应用;但由于广泛使用的是单段式封孔注水技术,存在着封孔深度较浅、注水时间较短、不能湿润整个巷道断面煤体的不足,导致防尘效果并不十分理想。针对该问题,本文在分析单段式封孔器在“三压带”注水防尘机理基础上,提出一种掘进面“三压带”分段式封孔注水防尘的新技术。主要工作及研究成果如下:  1、在开展煤层注水防尘机理、掘进面煤体开挖后应力区域划分及分布特征的理论研究,以及掘进面前方煤体采用单段式封孔注水技术后煤体的湿润效果、应力分布特征及防尘效果试验研究基础上,探讨出掘进面“三压带”封孔注水防尘机理为:在掘进面煤体的同一钻孔内,利用掘进面的不同应力带在注水后的前移作用,三段封孔器始终处于卸压带与集中应力带之间的范围内封孔并注水,使沿钻孔深度范围内的煤体获得较充分、均匀的预湿润,从而有效降低掘进时产尘浓度。  2、基于掘进面“三压带”分段式封孔注水防尘机理为理论指导,研发出新一代专用于掘进面“三压带”煤体的分段式封孔注水封孔器装备;通过现场试验研究,得出适用于掘进面“三压带”煤体的分段式封孔及注水工艺技术。  3、掘进面“三压带”煤体分段式封孔注水防尘现场应用表明,分段式封孔注水技术具有封孔注水压力高、煤体得到充分均匀湿润的区域范围广以及注水时间较短的特点,以及配套封孔装备具有回收率高等优点;现场实测掘进前方2m~9m范围内的煤体时,司机处及其后10m处降尘效率分别达到66.5%、67.6%,取得较好的防尘效果。  4、在具有煤与瓦斯突出的掘进面中采用“三压带”分段注水时,利用中、高压水的三次注水驱排作用,能充分释放煤体瓦斯、降低瓦斯压力;同时在三次压力渗流作用下,煤体得到充分湿润、塑性大大增强,使卸压带范围被延伸到煤体深部,能有效预防煤与瓦斯突出危害的发生。现场实测表明,相比注水前,煤屑瓦斯解吸指标K1值的下降值最大为0.92 ml/(g.min1/2)。
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