综放工作面动压注水防尘技术研究

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矿井粉尘是煤矿的五大灾害之一,矿井粉尘防治也是煤矿一通三防技术体系的重要组成部分。粉尘危害和矿井安全生产一样,是困扰煤矿生产发展的另一大难题。在矿山企业的多种职业危害中,由粉尘引发的尘肺病高居诸病之首。因此,进一步加强对煤矿粉尘危害的防治是煤矿职业卫生工作的重中之重,也是当务之急,是一项十分艰巨的任务。在这样一种严峻的形势下,研究和部署加强对粉尘危害的监督和管理工作,加大对粉尘危害防治的力度,消除煤尘对煤矿安全生产的影响,有效地扼制粉尘对矿工的危害,保护职工的身体健康,是非常必要的。本文主要通过对煤层注水的机理以及影响注水效果的各种因素和相关参数的分析,结合新汶矿业集团华丰煤矿1410综采放顶煤工作面粉尘浓度一直居高不下的实际情况,对综采工作面进行煤层动压注水防尘技术试验进行了深入的研究。首先,在研究煤层结构特点、煤层注水机理和除尘机理的基础上,对影响煤层注水效果的因素进行分析;然后现场采集煤样在实验室试验,对煤层注水相关基础参数进行测试与分析,分析研究煤层的可注性,为注水水样的选取提供依据;研究在不同注水压力和注水时间下的煤层湿润效果,再根据湿润效果的好坏进行煤层注水的设计,对煤层注水方式、注水设备、注水工艺及参数进行优化设计,达到最佳煤层注水湿润效果的目的。分别在综采工作面开展了气动高压注水、脉动高压煤层注水工业性试验,并对注水效果进行考察。根据现场实测效果,经分析比较后,确定合理的煤层注水方案,最后形成适合华丰煤矿的煤层注水技术。本文在阐述了综采工作面粉尘的主要来源及除尘机理的基础上,依据实测数据分析对比了注水前后各主要产尘工序粉尘浓度的变化,通过注水实验有效降低了采煤过程中粉尘的产生量,得出煤层注水能够有效控制工作面的煤尘,起到非常理想的降尘效果的结论,对煤矿的安全生产具有重要理论和实践的意义。
摘要第3-5页
ABSTRACT第5-6页
第一章 绪论第10-16页
    1.1 问题的提出第10-11页
    1.2 本文研究的目的和意义第11-12页
    1.3 煤层注水国内外研究现状第12-14页
        1.3.1 煤层注水国外研究现状第12-13页
        1.3.2 煤层注水国内研究现状第13-14页
    1.4 本文研究的主要内容及技术路线第14-16页
        1.4.1 本文研究的主要内容第14页
        1.4.2 本文的技术路线第14-16页
第二章 煤层注水理论第16-40页
    2.1 煤层的基本特点第16-21页
        2.1.1 层理第16页
        2.1.2 裂隙第16-17页
        2.1.3 煤的孔隙率第17-18页
        2.1.4 煤的水分第18-19页
        2.1.5 煤的吸水性第19-20页
        2.1.6 煤的湿润角及湿润能力第20-21页
    2.2 煤层注水的机理第21-29页
        2.2.1 煤层注水基本原理第21页
        2.2.2 水在煤层中运动的动力第21-23页
        2.2.3 水在煤层中运动的状态第23-25页
        2.2.4 水在煤层中运动的微观分析第25-29页
    2.3 煤层注水除尘机理研究第29-30页
        2.3.1 煤尘产生的来源第29页
        2.3.2 除尘的机理第29-30页
    2.4 煤层注水的润湿过程及相关参数第30-35页
        2.4.1 润湿过程第30-33页
        2.4.2 接触角和杨氏方程第33-34页
        2.4.3 临界表面张力第34-35页
    2.5 煤层注水效果的影响因素第35-38页
        2.5.1 煤的裂隙和孔隙的发育程度第35-36页
        2.5.2 煤层的埋藏深度与地压的集中深度第36-37页
        2.5.3 液体性质的影响第37页
        2.5.4 煤层内的瓦斯压力第37页
        2.5.5 注水参数第37-38页
    2.6 本章结论第38-40页
第三章 华丰煤矿煤层注水相关基础参数测定第40-62页
    3.1 煤层煤样及矿井取水第40页
    3.2 煤样原始水分的测定第40-43页
        3.2.1 测试原理第40页
        3.2.2 测定方法与步骤第40-41页
        3.2.3 测试设备第41-42页
        3.2.4 测定结果及分析第42-43页
    3.3 煤样吸水性的测定第43-46页
        3.3.1 测试原理第43页
        3.3.2 测定方法与步骤第43-44页
        3.3.3 测试设备与仪器第44页
        3.3.4 测定结果与分析第44-46页
    3.4 工作面粉尘SiO_2含量的测定第46-48页
        3.4.1 工作面粉尘SiO_2含量测定的目的第46页
        3.4.2 煤尘SiO_2含量测定原理及测定结果第46-48页
    3.5 煤的坚固系数测试第48-50页
        3.5.1 煤的坚固性系数的定义及其测定目的第48页
        3.5.2 煤的坚固性系数的测定方法与结果第48-50页
    3.6 矿井水表面张力测试第50-58页
        3.6.1 测试原理第50页
        3.6.2 测定方法与步骤第50页
        3.6.3 测定仪器与设备第50-51页
        3.6.4 测定结果与分析第51-58页
    3.7 矿井水接触角测定第58-61页
        3.7.1 测试原理第58页
        3.7.2 测试方法与步骤第58-59页
        3.7.3 测试设备与仪器第59页
        3.7.4 测试结果与分析第59-61页
    3.8 小结第61-62页
第四章 华丰煤矿1410综放工作面煤层动压注水试验第62-80页
    4.1 试验矿井及工作面概况第62-65页
    4.2 煤层气动高压注水试验第65-71页
        4.2.1 注水方案及工艺第65-67页
        4.2.2 注水钻孔布置方式及参数设计第67-68页
        4.2.3 钻眼施工过程第68-70页
        4.2.4 注水措施第70页
        4.2.5 注水进程及效果第70-71页
    4.3 煤层脉冲高压注水试验第71-78页
        4.3.1 脉冲高压注水过程第71页
        4.3.2 注水设备第71-75页
        4.3.3 注水进程及效果第75-78页
    4.4 小结第78-80页
第五章 结论与展望第80-84页
    5.1 结论第80-81页
    5.2 展望第81-84页
参考文献第84-86页
致谢第86-87页
研究生期间发表学术论文第87页
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