综放工作面混合注水降尘技术研究

发布时间：2017-08-14 18:13

  本文关键词：综放工作面混合注水降尘技术研究

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【摘要】：随着采煤机械化程度的不断提高,高效、大功率采煤机的使用,使得采煤工作面粉尘浓度在大幅度增加,尤其是综放工作面产尘量最大,粉尘浓度较高。因此,进行综放面煤层注水降尘技术研究,对于降低工作面粉尘浓度,改善工作面工作环境,建设安全、高效矿井具有重要意义。本文以晋煤集团赵庄二号井为试验矿井,通过实验室测试、现场试验、数值拟合、数据分析的方法对混合注水降尘工艺及参数进行研究,进一步优化注水参数,完善注水工艺。首先通过现场取样对赵庄二号井3#煤层含水率、吸水性、孔隙率、坚固性系数进行参数测定,结合相关标准进行煤层可注性判定,结果表明3#煤层为可注水煤层。在分析煤层注水降尘机理的基础上,研究了动压、静压注水原理及混合注水的特点,提出了合理的混合注水方式。通过数据分析确定了最大脉冲注水压力,模拟得出注水压力与注水流量的关系函数;整个注水过程中,当动压、静压累计注水时间相等时注水量相对最大;总结了静压注水时间与流量的变化关系;确定了动、静压转换的方法及原则;结合工作面超前支承压力及注水流量对超前注水区域进行了分区划分,得出了工作面最佳注水区域。通过考察注水润湿半径,得出钻孔平均润湿半径为5.3m,确定钻孔最佳间距为10m。注水过程中添加润湿剂,能够提高煤层注水速率,扩大润湿范围。在1302工作面进行工业性推广应用,结果表明:注水后,煤体水分平均约为4.06%,相比注水前增加了1.61%,总粉尘浓度平均降低了57.60%,呼吸性粉尘浓度平均降低了56.46%,降尘润湿效果显著,有效的改善了工作面粉尘浓度。
【关键词】：综放工作面 混合注水 粉尘浓度 注水参数
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 煤层注水在国外的发展12-13
• 1.2.2 煤层注水在国内的研究成果13-14
• 1.3 研究内容及技术路线14-17
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 本文技术路线15-17
• 2 3#煤层基础参数测试及可注性评价17-25
• 2.1 3#煤层基础参数测定17-23
• 2.1.1 煤样的制取17
• 2.1.2 煤体含水率的测定17-18
• 2.1.3 煤体吸水率的测定18-20
• 2.1.4 煤体孔隙率的测定20-21
• 2.1.5 煤的坚固性系数测定21-22
• 2.1.6 3#煤层基本物理力学性质测定22-23
• 2.2 煤体可注性评价23
• 2.3 本章小结23-25
• 3 煤层注水机理及注水方式研究25-37
• 3.1 水在煤层中的润湿过程25-27
• 3.1.1 沾湿过程25-26
• 3.1.2 粘附润湿过程26
• 3.1.3 铺展润湿过程26-27
• 3.2 水在煤体中的运动动力及状态27-30
• 3.2.1 水在煤体中的运动的动力27-28
• 3.2.2 水在煤体中的运动状态28-30
• 3.3 煤层注水降尘机理30-31
• 3.4 注水方式研究31-35
• 3.4.1 注水方式分类31-32
• 3.4.2 混合注水方式研究32-35
• 3.5 本章小结35-37
• 4 动静压混合注水参数研究优化37-69
• 4.1 最大脉冲注水压力的确定37-48
• 4.1.1 注水压力与注水流量数值拟合37-44
• 4.1.2 注水压力与注水时间关系研究44-48
• 4.2 动静压注水时间与注水量的关系48-52
• 4.3 静压注水时间与注水流量规律研究52-54
• 4.4 注水间隔时间确定54-57
• 4.5 最佳注水区域的确定57-62
• 4.5.1 1303工作面超前支承压力测定57-59
• 4.5.2 注水区域与注水量、注水流量关系研究59-61
• 4.5.3 注水区域分区特征61-62
• 4.6 润湿剂选择及注水效果分析62-66
• 4.6.1 润湿剂的选择62-64
• 4.6.2 润湿剂对注水效果的影响64-66
• 4.7 润湿半径考察66-67
• 4.8 本章小结67-69
• 5 1302综放工作面煤层注水试验研究69-85
• 5.1 试验矿井工作面概况69-70
• 5.2 注水钻孔参数70-72
• 5.2.1 钻孔布置方式70-71
• 5.2.2 钻孔倾角及孔径71
• 5.2.3 钻孔长度71-72
• 5.2.4 钻孔间距72
• 5.2.5 注水超前工作面距离72
• 5.3 注水工艺参数72-74
• 5.3.1 注水方式72
• 5.3.2 单孔注水量72-73
• 5.3.3 最大脉冲压力确定73
• 5.3.4 注水时间分配73
• 5.3.5 注水流量调控73-74
• 5.4 封孔工艺及设备74-76
• 5.5 注水系统布置及施工方法76-79
• 5.5.1 注水管路联接76-78
• 5.5.2 注水施工方法78-79
• 5.6 注水效果考察79-83
• 5.6.1 降尘效果考察79-81
• 5.6.2 含水率测定81-83
• 5.7 本章小结83-85
• 6 结论与展望85-89
• 6.1 主要结论85-87
• 6.2 不足与展望87-89
• 参考文献89-93
• 作者简历93-94
• 学位论文数据集94

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本文编号：674006