煤层钻孔风力排粉水射流负压引射除尘装置的设计与应用

针对煤矿井下瓦斯抽采钻孔风力排粉施工过程中产生大量的粉尘问题,研究了钻孔孔口积尘、捕尘、消尘方法,引入中压水射流引射除尘技术,运用水射流负压理论、引射理论、射流泵理论,设计并制作了钻孔孔口除尘装置,在多个煤矿井下钻孔进行应用,结果表明全尘除尘率达80%以上,呼吸性粉尘除尘率达90%以上,可以显著地降低煤层钻孔风力排粉过程中产生的粉尘污染。     

瓦斯抽采钻孔施工的导引捕尘装置

为消除瓦斯抽采钻孔施工中湿式排渣消尘污水大量排放、干式排渣粉尘易大面积扩散的环境污染隐患,研制出轻便、小巧、成本低的导引捕尘一体装置;其主要依据轴承传动、喷雾定向导引的原理,在煤粉湿润后在自重作用下经出渣导引器、胶管落入洗气沉降池中;装置的整体设计避免了拆分、组装的复杂工序,钻杆可整体进入与退出降尘喷雾腔,未影响瓦斯钻孔施工进度。在现场进行了捕尘装置的应用验证,消尘效果达75.8%。     

丰城矿务局曲江公司使用新型捕尘器

正江西省丰城矿务局曲江公司在井下打钻现场安装了一套新型捕尘器,该捕尘器既可捕尘,又可抽瓦斯,还能进行视频监控。曲江公司过去使用的捕尘器只能捕尘,后来经过改造,可以边捕尘边抽采瓦斯,但效果不够理想。为此,该公司与厂家合作,通过改造,使该公司使用的捕尘器不仅通过负压抽采瓦斯,杜绝了打钻     

豫西三软煤层区域快速消突技术研究

为了解决三软煤层掘进工作面区域快速消突过程中存在的问题，通过现场观测、理论分析和模拟计算等方法，查明了高压水射流卸煤增透施工过程中煤与瓦斯喷出的主要原因，是卸煤所引起的水平应力集中；区域验证指标超限主要原因是钻孔密度小、瓦斯抽放量少。在选择合理参数基础上，采用水力压裂和钻孔加密的方法，现场应用中效果显著，有效减轻了高压水射流卸煤期间的煤与瓦斯喷出，掘进速度提高了72%左右。实践证明，穿层孔抽放结合水力压裂和高压水射流卸煤增透，可实现煤与瓦斯突出掘进工作面的快速消突。     

水射流切槽诱导高瓦斯煤体失稳喷出机制与应用

针对钻孔内水射流切槽诱发煤体失稳喷出问题,探讨了在水射流破煤与瓦斯压力作用下的煤体切槽诱导失稳喷出机制,并推导了诱导失稳发生的判据公式。基于古汉山矿10631运输巷二1煤层,采用ANSYS软件数值模拟分析了切槽煤体应力分布及演化特征;并基于裂纹扩展试验分析了水射流冲击煤岩断裂特性;最后,进行了现场试验与应用。数值模拟和实验室试验结果表明：围压条件下,切槽煤体周围会形成应力显著变化区,且随切槽深度的增加而扩大和增强;大直径水射流冲击破断煤岩分为初期响应、稳定破坏和断裂突变3个阶段,煤岩破裂具有瞬时性。现场试验应用表明,水射流切槽会诱发煤体失稳移动,失稳喷出现象与理论分析较吻合,切槽诱导失稳钻孔的累计和瞬时瓦斯排放量是常规钻孔的3~4倍,有利于提高钻孔瓦斯抽采能力和防治矿井煤与瓦斯突出。     

突出矿井瓦斯抽放钻孔施工技术研究与应用

矿井煤层瓦斯压力大,施工钻孔时经常发生瓦斯喷孔、顶钻,严重时可造成垮孔、卡钻,造成巷道瓦斯报警且钻孔成孔率偏低,给矿井安全生产管理带来极大困难。钻孔孔口"防喷、捕尘一体化"装置,改变了原来的施工工艺,由原来的打钻水力排渣改为现在风力排渣技术,通过使用杜绝了瓦斯报警现象,成孔率达到100%,并且提高了掘进速度,为矿井的安全稳步推进创造了条件。     

平顶山矿区单一突出煤层瓦斯抽采新技术

介绍了平顶山矿区瓦斯赋存规律和瓦斯抽采技术体系,详细阐述了瓦斯抽采技术的研究及应用现状,包括高压水力压裂增透技术、高压水力冲孔防突技术、穿层深孔控制松动爆破防突技术、高压脉冲水射流钻割一体化增透技术、高压磨料射流割缝防突技术、分源抽采综合治理瓦斯技术、气润湿反转法提高瓦斯抽采率和地面钻井抽采技术,上述瓦斯抽采方法的应用有效提高了瓦斯预抽效率,对于煤层瓦斯含量≤10 m3/t、>10～15 m3/t、≥15 m3/t的突出煤层,瓦斯预抽率分别达>20%、>45%、>50%。     

顺层钻孔螺旋排渣孔口“三防”装置研制及应用

为减少瓦斯抽采钻孔施工过程中的瓦斯风险和粉尘危害,防止摩擦静电或火花进入抽采系统,针对王坡煤矿顺层钻孔螺旋排渣施工工艺特点,研制了由钻孔气渣分离箱、钻孔封孔套管、二次气尘分离箱及相关配套组件组成的新型“三防”装置,进行了现场应用试验,大幅提高了钻孔施工的安全性,降低了钻场作业人员的瓦斯、粉尘风险。该装置投入应用后巷道瓦斯浓度降低率达77.8%、钻孔孔口瓦斯浓度降低率达99.1%、孔口下风侧5 m处降尘率达92.5%以上。     

注水在煤层开采过程中的作用及影响

为研究注水在煤层开采过程中的作用及影响,以煤层注水对煤层力学特性的影响为基础,分析总结煤层注水在抑制瓦斯突出和瓦斯解吸、软化中硬顶煤、防治煤尘和减缓冲击倾向中的作用。结果表明:矿井注水后瓦斯的喷出频率比未注水时降低了56.4%;含瓦斯煤体在4MPa高压水的浸泡作用下,解吸率比未浸泡时降低了80%左右;注水使顶煤的采出率提高9%左右;长时(48h以上)注水可以使煤尘产出率降低20%;注水使矿井的冲击倾向降低一个等级。     

基于水射流割缝煤层区域动态指标研究

基于水射流割缝煤层增透技术,分析了割缝后煤体应力分布状态,计算了割缝钻孔径向应力和切向应力。在理论分析水射流割缝钻孔影响半径的基础上,确定基于水射流割缝钻孔布置的技术工艺。根据现场实测数据,统计分析了动态指标,对水射流割缝后煤层瓦斯抽采增透效果进行了验证。中兴矿现场试验表明:与常规钻孔相比,采用水射流割缝钻孔瓦斯抽采浓度提高3.6倍、流量提高2.7倍、纯流量提高9.7倍;上覆三采西翼回风巷平均风排瓦斯涌出量最大减少0.68 m^3/min,降低26.98%;水射流割缝钻孔段瓦斯含量降低0.48 m^3/t;抽采半径为3.0 m时,水射流割缝钻孔段抽采时间41 d,相比常规钻孔抽采时间缩短43 d。     

水射流除尘风机在锚喷掘进中的应用

锚喷支护在井巷掘进中产生的高浓度粉尘 ,对安全生产和矿工身体健康带来危害。因此 ,必须加强对尘害的防治和治理。协庄煤矿在 - 85 0西大巷应用水射流除尘风机对锚喷掘进的一次尘源治理取得了较好的降尘效果。1　结构及工作原理1.1　水射流除尘风机的结构水射流除尘风机由高压引射装置、导风筒、供水管路组成 ,安装在局扇风筒的另一侧 ,距迎头 15～ 2 0m。如图 1。图 1　水射流除尘风机结构示意图1.2　水射流除尘风机的工作原理水射流除尘风机以高压水为动力 ,喷射出高速水射流 ,以高速水射流喷射形成负压 ,从而使空气流动。喷出的高速水雾…     

掘进机外气动涡旋雾幕控尘装置的研制与实验

为有效控制由掘进机截割头旋转破碎引发的粉尘污染,基于高压喷雾在涡旋气体射流场中的运动规律及二次雾化破碎特性,研制了一种可以阻隔工作区域高质量浓度粉尘迁移扩散的新型掘进机外气动涡旋雾幕控尘装置。绘制了包含掘进系统的气动涡旋雾幕控尘装置的比例模型,并通过利用CFD数值模拟软件获得该型设备外部风流场迁移规律和液滴粒子运动规律,以模拟结果为理论基础建立实验平台,并对设备的雾化性能及控尘性能进行了实验测定。模拟结果表明:在环状风筒前端形成了完整旋转风幕,外环高压喷雾受内环高速旋转风流冲击,加剧了液滴的破碎、迁移扩散与捕尘性能。雾化性能实验结果表明:该型设备雾化性能主要由气体射流与高压喷雾的相间速度差决定,喷雾夹角为45°～75°,相间速度差较大,气相射流风速对雾化性能影响占主导地位;喷雾夹角大于75°时,相间干涉减小,喷雾压力占主导地位;随着沿流向方向的距离增大,风速快速衰减,液滴运动趋于稳定。控尘性能实验研究结果表明:当喷雾压力、喷雾夹角不变的情况下,单独提高引射射流风速时,涡旋雾幕前方粉尘捕集较差,全尘和呼尘平均捕集率分别为21.21%和26.24%;而雾幕后方,不同风速下的全尘捕集率分别为84.98%,87.88%和90.70%,呼吸性粉尘捕集率为83.89%,87.87%和88.71%,照比传统高压喷雾表现出更好的控尘性能。     

基于压气控尘-环缝引射技术的钻孔干式除尘装置研究

针对目前煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采钻孔采用空气复合定向钻进技术存在控尘及除尘难的问题,提出了1种孔口压气控尘、环缝引射干式除尘的新技术,并采用试验、数值模拟等方法对钻孔压气控尘结构和参数、除尘器动力部件及分级除尘技术进行研究。研究结果表明:当钻孔排渣压力为0.3 MPa,控尘压力为0.5 MPa时,控尘效率达99.61%;旋风除尘装置的过效率达到了92.9%以上,阻力≤620 Pa;布袋除尘器过滤风速在1.1 m/s时,除尘效率达99.95%;现场应用效果表明,在碎软煤层定向钻孔施工过程中,周围1 m内的粉尘降尘达99.3%以上。     

矿井通风可靠性初步探讨

<正> 一、概述1986年我局发生了“六·七”和“六·九”两起重大瓦斯事件。二矿2115工作面“六·七”瓦斯喷出事故,其绝对沼气涌出量峰值达150m~3/min,14天涌出瓦斯达18.6万 m~3。一个工作面瓦斯喷出后,波及、影响到五个采煤工作面和六个掘进     

浅谈煤矿井下抽采打钻全过程瓦斯防喷管理

抽采打钻过程中,瓦斯防喷管理工作执行不到位,极易引发瓦斯喷孔超限事故发生,甚至伴生瓦斯喷出动力灾害危险。本文分别从封孔、固管、连孔、护孔、收集及被动防护等多方面对施钻全过程防喷提出解决方案,且经实践可靠性非常突出。     

地勘钻孔喷出瓦斯情况及分析

<正> 唐山矿地勘岳56号孔位于岳胥勘探区范围内。该孔为水文孔,于1979年6月19日开工,7月10日钻至3煤顶板以上时,因喷出瓦斯被迫停工。据1979年9月19日测定,纯瓦斯喷出量约67米~3/分,浓度84%,孔口瓦斯压力为2.1公斤/厘米~2。为了查明喷出瓦斯的来源,对该孔情况进行了调查和分析。     

煤层钻孔孔口除尘装置的设计与实验研究

针对煤矿瓦斯抽放干式钻孔施工过程中产生大量粉尘的问题,提出利用射流泵技术除尘的新思路,即运用有压水流从喷嘴以一定速度喷出引起负压场卷吸煤尘进入除尘器,并与水流混合后排出,进而达到除尘效果。为使除尘效果最优,研究了孔口除尘器的结构组成和工作原理,并设计了水射流除尘器的结构和尺寸;运用均匀设计法对影响水射流除尘器吸气量的相关参数进行研究,实验优化了水射流除尘器的运行参数和结构参数。通过模拟煤矿瓦斯抽放钻孔施工现场打钻情况对孔口除尘装置的除尘效率进行实验,结果表明,孔口除尘装置除尘效率达到95%以上,能够显著降低煤矿干式钻孔过程中产生的粉尘污染。     

防止瓦斯喷出和沼气层状集聚的方法

<正> 瓦斯喷出分两类:一类是在地质破坏带,在地质作用下,大量沼气从煤和岩石明显的裂缝中集中涌出的现象称为Ⅰ类喷出;另一类是由于进行采掘工程而引起的瓦斯喷出称为Ⅱ类喷出。在远离开采层的煤层与煤线中,也可能发生瓦斯喷出。Ⅰ类喷出的特点是强度大、持续时间长。Ⅱ类喷出通常是突发性的,所以更加危险。瓦斯喷出时,不仅能形成沼气局部集聚,还可能使局部巷道和采区,甚至矿井一翼充满瓦斯。有瓦斯喷出危险的矿井,不论其相对沼气含量如何,均属超级瓦斯矿井。     

通用型防止打钻瓦斯及粉尘超限装置

为解决易喷孔煤层钻进期间瓦斯、粉尘超限难题,提出收集式防喷孔装置和射流泵除尘技术融合概念;将风水射流除尘器纳入喷雾降尘式气尘分离箱中,利用风水射流除尘器工作时产生的孔口负压、高速雾状水流,增强气尘分离箱收集瓦斯能力、除尘效率;以此形成一款兼具防喷孔、除尘功能的通用型打钻防护装置,有效保障了防突打钻安全施工。     

空化水射流声震效应促进瓦斯解吸实验的规律及机理研究

针对我国大部分煤层瓦斯高吸附、压力高、渗透率低、难于抽采,易造成瓦斯灾害事故等难题,提出了利用空化水射流声震效应促进煤层瓦斯解吸的新思路。研究了空化水射流液-气相变规律及声震效应促进瓦斯解吸的机理,通过改变泵压围压获得不同空化数条件下,空化水射流空化声震规律：气穴溃灭时声震效应振动的频段很宽,集中在2 000~10 000 Hz,振动在5 400~6 800 Hz 出现了一段振动频率的峰值,说明在此范围内溃灭的气泡更加集中;通过改变不同空化数,获得空化水射流声震效应对煤层瓦斯解吸具有促进作用,与未加空化效应的煤样解吸相比,当施加空化数为0.020 0（泵压15 MPa,围压0.3 MPa）的空化声震时,煤样解吸时间缩短19.6%,解吸量增加36.9%