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煤尘严重影响着井下的安全生产和作业工人的身体健康,随着社会的发展,采煤工作面机械化程度的提高,井下的煤尘浓度也在大幅度地提高。而综采工作面的产尘量在各个产尘点所占的比例最高,所以综采工作面煤尘的沉降问题受到了极大的关注。本文以神华集团乌海能源有限责任公司平沟煤矿16#煤层为研究对象,通过煤层注水和喷雾降尘的手段对其1604综采工作面进行了煤尘的综合防治研究。
煤层注水作为预防煤矿多种灾害的较为有效的工业措施已成为共识,但是由于煤质不同和煤层赋存条件的差异,注水的参数各不相同;由于工作面的风速、湿度和煤尘粒径等的差异,喷雾降尘系统的参数也不近相同。
本文首先测定了16#煤层的基本物理力学性质、工业分析、显微煤岩组分、最大镜质组反射率,判定该煤层为含水率不高的焦煤。又对16#煤层裂隙特性和孔隙特性进行了研究,在大量实验数据的基础上,通过分析确定了该煤层注水困难的主要原因是孔隙中小孔径孔隙占比例较大。得出了16#煤层大孔径所占的孔容少,小孔径所占的孔容份额较大,因此润湿角大总体上表现出润湿性差的特点。针对16#煤层的润湿性差的特点,通过在水中添加表面活性剂来改变其润湿性的办法,改善了16#煤层的润湿性。然后在前述研究的基础上确定了该煤层的注水工艺及参数。而后在分析喷雾降尘机理的基础上,根据喷嘴的实际情况,将雾化机理和系统参数进行匹配,并对不同型号的喷嘴进行了数值模拟。确定了1604综采工作面喷雾降尘系统的主要参数。采用了数值仿真和工程实测相结合研究方法。并对所设计的喷嘴的几个主要雾流参数进行试验测定。
经过现场使用表明,平沟1604综采工作面降尘效果明显,降尘效率很高。