【文章內(nèi)容簡介】 分，%； K——考慮吸收水分，水的流失和注水不均勻系數(shù)，~。②按鉆孔長度為基準(zhǔn)進行按下式[2]計算 考慮到注水鉆孔的長短，按下式[2]計算： （36）式中， —— 煤體注水鉆孔長度，m； ——~；q ——噸煤注水量，它應(yīng)根據(jù)注水時水分流失率，煤的孔隙率，煤層原有水分等確定。一般中厚煤層取q = ~ ；厚煤層取q= ~ 。機采工作面及水分流失率的煤層取上限，炮采工作面及水分流失低，煤層原水分高的取下限。③按噸煤注水量計算 （37） 短孔注水技術(shù)工藝1）鉆孔參數(shù)（1）鉆孔直徑鉆孔直徑根據(jù)封閉孔膠管直徑而定，一般為42~55mm，有時鉆孔直徑等于炮眼直徑，以便共用鉆眼工具。（2)鉆孔長度打鉆注水每天在準(zhǔn)備班進行。（3）鉆孔間距鉆孔間距取決于短孔的潤濕半徑，孔間距一般在鉆孔長度的1~。2）注水工藝（1）注水系統(tǒng)①靜壓注水。用膠管把封閉器、截止閥、水表、壓力表串聯(lián)起來，并將膠管與回風(fēng)巷或運輸巷的供水管路連接起來即可進行短壁注水，根據(jù)注水量和注水時間，可采取單孔和雙孔注水。②動壓注水。當(dāng)靜壓注水不能滿足要求時，可采用動壓注水。通過增設(shè)水泵來加大水壓。（2）注水量短孔的注水量按下式[2]計算 （37）式中， —— 每空注水量；L； ——漏水系數(shù)，??； —— 鉆孔長度，m； —— 鉆孔間距，m； ——煤層開采厚度，m； —— 每立方米煤體的注水量，取~25。4生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù)煤礦采煤作業(yè)一般有機采和炮采兩種方式，這兩種作業(yè)方式都非常容易產(chǎn)生高濃度粉塵。即使采取了預(yù)先防塵措施（濕式鉆眼、煤層注水）也不能放松生產(chǎn)采面的防塵工作。采取合理的降塵措施降低機采、炮采作業(yè)工序產(chǎn)生的煤塵保證井下工作面良好的作業(yè)環(huán)境。是每一個礦井必做的工作。 1）噴霧降塵的機理一般來講，噴霧降塵的機理為：慣性碰撞、重力沉降、攔截捕塵與擴散捕集。噴霧噴出的液體霧粒與固態(tài)塵粒發(fā)生慣性碰撞，在惰性凝結(jié)過程中使塵粒濕潤，自重增加且沉降，稱為重力沉降。另外，由于流線不能突然折轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)流攜帶塵粒向水霧粒運動并離霧粒不遠時就要開始繞流水霧運動。風(fēng)流中質(zhì)量較大、顆粒較粗的塵粒因慣性作用會脫離流線而保持向霧滴方向運動。如不考慮塵粒的質(zhì)量，則塵粒將和風(fēng)流同步，因塵粒有體積，粉塵粒質(zhì)心所在流線與水霧粒的距離小于塵粒半徑時，塵粒便會與水霧滴接觸被攔截下來，使塵粒附著于水霧上，這就是攔截捕塵作用。對細微粉塵，特別是直徑小于 ，由于布郎擴散作用，可能被水霧粒捕集，稱為擴散捕集。上述綜合作用，就是噴霧降塵機理。2）噴霧方式分類采用噴霧的方法對降低生產(chǎn)采面的粉塵濃度時既簡單又有效的措施，國內(nèi)很多煤礦都采用這種措施。目前，噴霧降塵的方法主要有以下兩種。（1）單水噴霧所謂單水噴霧，就是采用單一的壓力水進行噴霧降塵。這種噴霧方法按其壓力的高低和控制方式的不同，有以下幾種噴霧降塵系統(tǒng)和自動控制裝置。①高壓噴霧。高壓噴霧的優(yōu)點是是水的霧粒細、速度高、射程遠、覆蓋面積大、降塵效率高，能取得很好的降塵效果。試驗證明，采用高壓噴霧方式降塵，~ 20。% ~ %，使爆破工序的粉塵濃度基本達到國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。②聲控自動噴霧降塵裝置。爆破噴霧實現(xiàn)聲控自動啟動以及延遲一定時間后自動關(guān)閉停止噴霧的降塵裝置適合井下使用，煤礦井下應(yīng)用的聲控電氣自動化噴霧裝置主要有：BZSZTS爆破噴霧裝置、KPZ系列噴霧裝置、MPZ系列噴霧裝置、HW91系列噴霧裝置、KHC1系列噴霧裝置等。聲控機械自動化噴霧裝置主要有：TJ1型放炮自動噴霧裝置等。③水幕凈化。水幕是攔截并降低爆破時粉塵的另一種有效措施。水幕的布置方式和安設(shè)的噴嘴數(shù)量，視巷道斷面形狀和大小而定。煤礦井下常用的是梯形水幕和半環(huán)形水幕。水幕的噴霧方式有微空噴霧和噴嘴噴霧兩種。微孔噴霧式水幕，可用直徑為19mm的鋼管制成半環(huán)形的彎管， ~ ，角度30~ 45176。的細孔， ~ ，便可在整個巷道內(nèi)形成一道近2m的厚的密集濾塵霧墻，降塵率可達50%左右，特別適合中、小型煤礦采用。采用噴嘴噴霧式水幕，應(yīng)選擇降塵效果比較好，能形成細霧粒且霧粒密集均勻的噴嘴。礦用噴嘴系列中的D、S和Y系列噴嘴都具有這些特性。安裝噴嘴時，要注意將噴口對準(zhǔn)工作面，不可朝下，使其逆著粉塵流動方向噴霧，才會使含塵風(fēng)流凈化。每次爆破后噴霧時間不得低于10min，直至粉塵和炮眼基本消失。水幕距工作面距離一般為20m，每掘進10m，移動一次。其安裝示意圖，如圖41[1]所示。1— 泄水口 2—閥門 3—水幕 4—噴嘴 5—X異徑三通6—水質(zhì)過濾器 7—止水閥 8—壓力水進口（2）風(fēng)水噴霧爆破后采用風(fēng)水噴霧器進行噴霧降塵，是爆破工序另一種十分簡單有效的防塵措施。風(fēng)水噴霧器是以壓縮空氣作動力噴吹壓力水成霧的裝置。它具有物流射程遠，霧塵面積大，霧粒細均勻性好、結(jié)構(gòu)簡單、使用輕便和降塵效果好等特點，很適合爆破降塵使用。目前，煤礦井下使用的風(fēng)水噴霧器主要有擴散性噴霧器、噴射性噴霧器、水炮彈和YP1型壓氣噴霧器等。幾種噴霧器的技術(shù)性能見表41[1]表41幾種風(fēng)水噴霧器的技術(shù)參數(shù)名稱風(fēng)壓/kPa水壓/kPa射程/m霧體最大直徑/mYP1型壓氣噴霧器擴散型噴霧器 噴射型噴霧器HTY2型噴霧器 294~784490622490294~294014729429416~1910~121）機采工作面噴霧降塵機采工作面有兩大塵源：一是采煤機割煤供需，是主要塵源；二是回柱放頂工序。為了減少粉塵產(chǎn)生量，降低粉塵濃度，必須對塵源采取噴霧措施。（1）機組噴霧1— 噴頭 2—金屬空腔Ⅰ 3—金屬空腔Ⅱ4—進水高壓膠管 5—搖臂 6—滾筒 7—連接管1— 多孔噴射頭2—滾筒 3—搖臂4—下風(fēng)流分流臂5—單嘴噴空6—采煤機 7—機載高壓泵 8—液壓閥門9—高壓軟管10—上風(fēng)流分流臂11—風(fēng)流方向機組噴霧系統(tǒng)分為內(nèi)噴霧和外噴霧方式，內(nèi)噴霧的噴嘴安在滾筒上，外噴霧的噴嘴安裝在截割部箱體、搖臂及擋板上。[1][1]所示。①采煤機內(nèi)噴霧內(nèi)噴霧水有采煤機內(nèi)的供水系統(tǒng)將壓力水送到旋轉(zhuǎn)的滾筒上，其送水方式基本上有兩種：一種是內(nèi)部送水，即從空心滾筒軸中送水，另一種是外部送水，即從當(dāng)煤板架處將煤送進滾筒。把壓力水送進噴嘴也有兩種方式：一種是通過焊在葉片非運煤側(cè)的水管送水；另一種是通過葉片內(nèi)部的通路送水采煤機內(nèi)噴霧一般可降塵30% ~50%，具有較好降塵作用。但內(nèi)噴霧的供水水路要通過采煤機搖臂、滾筒軸及滾筒需要可靠的回轉(zhuǎn)密封，同時在供水過程中壓力損失較大。當(dāng)壓力較低時，或水中雜質(zhì)多時噴嘴內(nèi)的煤?；螂s質(zhì)不易被水沖出而造成堵塞?？紤]到內(nèi)噴霧的降塵效果，水壓一般不能低于2~，噴霧耗水量不少于100~150L/min。當(dāng)?shù)V井靜壓供水系統(tǒng)送至生產(chǎn)采面的水壓達不到上述要求時，則需采用噴霧泵加壓。為保證水質(zhì)清潔，配套使用水質(zhì)過濾器②采煤機外噴霧機組外噴霧主要采用噴霧器或噴嘴向截割區(qū)噴霧。要保證噴霧的效果，就要合理選擇噴霧器以及安設(shè)位置，同時要有充足的水量和水壓。噴霧器的選擇噴霧器的種類有單水噴霧器、組合噴霧及引射噴霧器。組合噴霧器耗水量高，一般為單水噴霧的3~5倍，擴散斷面大，水霧封閉塵源效果好。引射噴霧器是用壓力水作動力造成引射風(fēng)流，當(dāng)壓力水從噴嘴噴出后，由于水壓和引射氣流的綜合作用，提高了水霧化程度和霧里的噴射速度，因而提高了降塵效果。不同型號的采煤機可根據(jù)割煤時的產(chǎn)塵量和沒塵飛揚量選擇不同的噴霧器。例如，薄煤層采煤機落煤量小，煤塵飛揚濃度也相對低，外噴霧可采用單水噴霧器；對于大功率雙滾筒采煤機可采用引射噴霧器，效果好，也可根據(jù)情況使用多組的組合噴霧器。布置方式及噴射方向采煤機外噴霧的安裝位置對降塵效果有直接影響。外噴霧要求噴霧能覆蓋截割全部位。外噴霧嘴的布置及噴射方向有以下幾種：a噴嘴安裝在截割部箱體上，位于煤壁一側(cè)，靠人行道一側(cè)的端面上及箱體的頂部；b噴嘴安裝在搖臂的頂面上，靠煤壁的側(cè)面上及靠人行道一側(cè)的端面上；c噴嘴安裝在擋煤板上。噴嘴的噴射方向要對準(zhǔn)截割部位及揚塵點，[2]所示。 外噴霧的噴嘴布置方式及噴射方向 （2）回柱噴霧降塵機采工作面多采用單體液壓支柱及鉸接梁支護頂板。當(dāng)回柱時，由于頂板破碎或冒落而陳發(fā)性的產(chǎn)生大量粉塵，頂板巖層中往往含有大量的游離二氧化硅，粉塵更加有有害。對于這種陣發(fā)性的塵源，常用噴霧的方法進行降塵，即在回柱前，先向待回柱的頂板處噴霧進行潤濕，回柱時，在順風(fēng)流方向向頂板塵源處進行噴霧。（3）自移式液壓支架移架時自動噴霧降塵綜采工作面自移式液壓支架再降柱和前移過程中將產(chǎn)生大量粉塵。采用隨支架動作而自動控制的噴霧是最理想的降塵方式。①自動噴霧裝置及工作原理。液壓支架自動噴霧主要靠聯(lián)動閥來實現(xiàn)。閥座上有四個孔，其中兩個孔為噴霧的進水和出水孔，另兩個孔為與支架降柱和升柱的通液孔。閥座與支架相應(yīng)部位相連接。聯(lián)動閥的工作原理是：液壓支架降柱時，降柱液路中分出一股乳化液進入聯(lián)動閥座的降柱液孔后通向第一單向閥，推動閥門前移，溝通單向閥液路；此液路又通向第二液路，打開第二單向閥，乳化液通過并推動活塞前進，頂開水路單向閥閥芯，接通噴霧水，支架各噴嘴開始噴霧。支架轉(zhuǎn)入移架時，噴霧繼續(xù)。當(dāng)支架升柱時，升柱液路中分出一股乳化液，進入聯(lián)動閥座的升柱液孔后通向第一單 聯(lián)動閥外形圖向閥，打開閥芯，將密閉在閥座液 1—閥座 2—第二單向閥 3—螺釘路中的壓力卸除。此時，第二單向 4—第一單向閥閥在水壓和彈簧力的作用下閥芯復(fù)位，封住水路，支架的噴嘴停止噴霧。 ②自動噴霧供水系統(tǒng)。液壓支架自動噴霧供水系統(tǒng)，[1]所示 對于已投入使用而又未安設(shè)自動噴霧裝置的自移式液壓支架，可現(xiàn)在控頂區(qū)內(nèi)每隔6~10架支架安裝2個傘形噴嘴，降架打開閥門噴霧，使霧流形成水幕，以捕集降、移架是產(chǎn)生的粉塵。安裝自動噴霧系統(tǒng)的自移式液壓支架，在降架和移架過程中，通過噴霧，移架，作業(yè)人員工作地點的粉塵濃度可降低80%以上。 液壓支架自動噴霧供水示意圖1—噴霧泵站 2φ32—膠管 3—三通 4—φ25膠管 5—總閥門 6—聯(lián)動閥 7—五通 8—噴嘴2）炮采工作面噴霧降塵技術(shù)在炮采工作面應(yīng)敷設(shè)供水軟管，每10~15m設(shè)一架間水霧，放炮時打開水幕進行放炮噴霧。也可采用沖擊波自動噴霧，放炮時自動噴霧降塵。泡沫降塵在70年代中期世界各國開始廣泛應(yīng)用，近年來，我國在綜采綜掘等作業(yè)也開始試驗和應(yīng)用泡沫降塵技術(shù)。實踐證明，泡沫降塵比其他濕式降塵相比，用水量可以減少35% ~ 80%，而降塵效率卻比噴霧灑水高2 ~ 5倍。在急傾斜生產(chǎn)采面用泡沫降塵，其降塵效率比噴霧降塵提高1 ~ 。美國在采煤機上用泡沫降塵，降塵效率高達90% ~ 99%；日本應(yīng)用泡沫降塵法使沉積煤塵40% ~ 50%，使浮游煤塵降低50% ~ 70% 泡沫降塵的機理與發(fā)泡劑配制 1）泡沫降塵的機理泡沫除塵是利用封閉空隙的泡沫體覆蓋源，使剛產(chǎn)生的粉塵迅速得到沉積和潤濕，其降塵過程是利用表面活性物質(zhì)發(fā)泡劑和水混合后，用發(fā)泡裝置射向塵源。由于生成了體積很大的泡沫，就能夠大大增加與塵源相互作用的表面，延長了相互作用的過程，從而隔絕了塵源，又使最小的粉塵粒也容易被潤濕。2）發(fā)泡劑的配置要求　　泡沫劑是多種表面活性劑的混合物，泡沫除塵效果主要取決于泡沫劑配方，即配方中各化學(xué)藥劑的選擇和含量的確定。一般泡沫劑配方中含有起泡劑、濕潤劑、穩(wěn)定劑、增溶劑等表面活性劑。從結(jié)構(gòu)上看， 所有表面活性分子都是由極性的親水基和非極性的親油基兩部分組成。親水基使分子引入水與水親和，而親油基使分子排斥水，與油親和。根據(jù)親水基團的結(jié)構(gòu)分類，通常把表面活性劑分為離子型和非離子型，而離子型表面活性劑在水中電離，形成帶陽電荷或帶陰電荷親油劑，又可分為陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑。故在泡沫劑配方中，不能把陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑混合使用?？紤]到表面活性劑來源廣泛，價格較低 , 易于加工制作和現(xiàn)場應(yīng)用，最好選用陰離子表面活性劑或非離子型表面活性劑。試驗證明，任何單一藥劑都不可能實現(xiàn)對各方面性能的要求，為此，泡沫劑配方中也需要多種藥劑混合后才能達到所需要的目的。由于配方中各藥劑所起的作用不同，因而各藥劑的含量也不一定相同，一般需要通過正交試驗來確定。 1）泡沫降塵的發(fā)泡工藝用于礦井滅火的泡沫通常是物理方法產(chǎn)生的客氣機械泡沫。一般是將發(fā)泡劑溶液噴灑于發(fā)泡網(wǎng)上，再經(jīng)風(fēng)流的吹激而產(chǎn)生泡沫。除塵用發(fā)泡機多為水力引射式發(fā)泡機。水力引射式發(fā)泡機主要由發(fā)泡噴頭、定量分配器、過濾器、發(fā)泡原液貯箱及軟管構(gòu)成。其發(fā)泡過程是由軟管供給的壓力水（約980）進入 水力引射式發(fā)泡機示意圖F—發(fā)泡噴頭 L—管路定量分配器 S—過濾器 T—發(fā)泡原液貯槽、—壓力表 、—高壓軟管過濾器S加以凈化，隨后流入管路、定量分配器L。由于壓力水的引射作用將貯液槽T中的發(fā)泡原液按定量（% ~ 1%）吸出。含有發(fā)泡原液的壓力水通過軟管流入發(fā)泡噴頭F。從導(dǎo)管P進入的壓力水，由于噴嘴N的作用，被噴到金屬網(wǎng)M上。此時，空氣由于高壓射流的引射作用，從發(fā)泡噴頭尾部開口處被吸入，含有發(fā)泡原液的水與空氣在金屬網(wǎng)M處形成泡沫而向前方噴射。P—導(dǎo)管 N—噴嘴 M—金屬網(wǎng)泡沫的射程是隨發(fā)泡壓力、金屬網(wǎng)孔的大小而變化的，如果使用網(wǎng)孔直徑為3mm的金屬網(wǎng)發(fā)泡，壓力表處壓力為147 ~ 1176，其對應(yīng)用水量的射程見表41[2]。發(fā)泡網(wǎng)的形狀會影響發(fā)泡機的發(fā)泡能力，一般以拋物面和錐形發(fā)泡網(wǎng)為好，其相對發(fā)泡能力高。對于發(fā)泡的材質(zhì)，采用棉線網(wǎng)優(yōu)于尼龍網(wǎng)，而尼龍