【正文】 層及剛度大而每米質(zhì)量小的鉆桿，下沉率較低；反之則高； ? —— 打向上鉆孔取“ +”；打向下鉆孔取“ － ” 。靜壓注水系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，單孔或多孔注水 ，只需將每個(gè)孔中的注水管通過(guò)膠管和閥門(mén)連接在供水管路 上可進(jìn)行注水，為了記錄每個(gè)鉆孔的注水量和注水壓力，可在膠管中間安裝高壓流量表和壓力表。 圖 靜壓注水系統(tǒng)示意圖 1— 三通 2— 水管 3— 截止閥 4— 水表 5— 壓力表 6— 封孔器 7— 注水管 ② 動(dòng)壓注水系統(tǒng)。山東科技大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面減塵理論與技術(shù) 19 增壓方式可根據(jù)整個(gè)礦井或某個(gè)區(qū)域增壓。多孔注水時(shí)通過(guò)分流器的調(diào)節(jié)，可使各鉆孔的注水量基本相等。進(jìn)入注水系統(tǒng)的水必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾無(wú)雜質(zhì)。 ② 按鉆孔長(zhǎng)度為基準(zhǔn)進(jìn)行 按下式 [2]計(jì)算 考慮到注水鉆孔的長(zhǎng)短，按下式 [2]計(jì)算 ： qBlKQ xx ?? （ 36） 式中 ， xl —— 煤體注水鉆孔長(zhǎng)度， m； XK ——一般取 ~； q ——噸煤注水量，它應(yīng)根據(jù)注水時(shí)水分流失率，煤的孔隙率，煤山東科技大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面減塵理論與技術(shù) 20 層原有水分等確定。機(jī)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 。 （ 2)鉆孔長(zhǎng)度 打鉆注水每天在準(zhǔn)備班進(jìn)行，故鉆孔長(zhǎng)度等 于日進(jìn)度再加 的富裕量 。 2） 注水工藝 （ 1）注水系統(tǒng) ① 靜壓注水。 ② 動(dòng)壓注水。通過(guò)增設(shè)水泵來(lái)加大水壓。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 22 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(jī)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。采取合理的降塵措施降低機(jī)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。 噴霧降塵理論與技術(shù) 噴霧降塵的原理 與分類 1） 噴霧降 塵的機(jī)理 一 般來(lái)講 ， 噴霧降塵的機(jī)理為 ： 慣性碰撞、重力沉降、攔截捕塵與擴(kuò)散捕集。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(yùn)動(dòng)并離霧粒不遠(yuǎn)時(shí)就要開(kāi)始繞流水霧運(yùn)動(dòng)。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(shí) ， 塵粒便會(huì)與水霧滴接觸被攔截下來(lái) ， 使塵粒附著于水霧上 ， 這就是攔截捕塵作用 。上述綜合作用 ， 就是噴霧降塵機(jī)理。目前，噴霧降塵的方法主要有以下兩種。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(dòng)控制裝置。高壓噴霧的優(yōu)點(diǎn)是是水的霧粒細(xì)、速 度高、射程遠(yuǎn)、覆蓋面積大、降塵效率高，能取得很好的降塵效果。降塵率高達(dá) % ~ %，使爆破工序的粉塵濃度基本達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。爆破噴霧實(shí)現(xiàn) 聲控自動(dòng)啟動(dòng)以及延遲一定時(shí)間后自動(dòng)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(dòng)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。 ③ 水幕凈化。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。水幕的噴霧方式有微空噴霧和噴嘴噴霧兩種。 的細(xì)孔，將 ~ 的壓力水從這些細(xì)孔 內(nèi)噴出，便可在整個(gè)巷道內(nèi)形成一道近 2m 的厚的密集濾塵霧墻，降塵率可達(dá) 50%左右，特別適合中、小型煤礦采用。礦用噴嘴系列中的 D、 S 和 Y 系列噴嘴都具有這些特性。每次爆破后噴霧時(shí)間不得低于 10min，直至粉塵和炮眼基本消失 。其安裝山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 24 示意圖，如圖 41[1]所示。風(fēng)水噴霧器是以壓縮空氣作動(dòng)力噴吹壓力水成霧的裝置。目前，煤礦井下使用的風(fēng)水噴霧器主要有擴(kuò)散性噴霧器、噴射性噴霧器、水炮彈和 YP1 型壓氣噴霧器等。為了減少粉塵產(chǎn)生量，降低粉塵濃度，必須對(duì)塵源采取噴霧措施。如圖 [1]和 [1]所示。把壓力水送進(jìn)噴嘴也有兩種方式：一種是通過(guò)焊在葉片非運(yùn)煤側(cè)的水管送水；另一種是通過(guò)葉片內(nèi)部的通路送水 采煤機(jī)內(nèi)噴霧一般可降塵 30% ~50%，具有較好降塵作用。當(dāng)壓力較低時(shí)，或水中雜質(zhì)多時(shí)噴嘴內(nèi)的煤粒或雜質(zhì)不易被水沖出而造成堵塞 。當(dāng)?shù)V井靜壓供水系統(tǒng)送至 生產(chǎn)采面 的水壓達(dá)不到上述要求時(shí)，則需采用噴霧泵加壓。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(shí)要有充足的水量和水壓。組合噴霧器耗水量高，一般為單水噴霧的 3~5 倍，擴(kuò)散斷面大 ，水霧封閉塵源效果好。不同型號(hào)的采煤機(jī)可根據(jù)割煤時(shí)的產(chǎn)塵量和沒(méi)塵飛揚(yáng)量選擇不同的噴霧器 。 布置方式及噴射方向 采煤機(jī)外噴霧的安裝位置對(duì)降塵效果有直接影響。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。 圖 外噴霧的噴嘴布置方式及噴射方向 （ 2）回柱噴霧降塵 機(jī)采工作面多采用單體液壓支柱及鉸接梁支護(hù)頂板。對(duì)于這種陣發(fā)性的塵源，常用噴霧的方法進(jìn)行降塵，即在回柱 前，先向待回柱的頂板處噴霧進(jìn)行潤(rùn)濕，回柱時(shí)，在順風(fēng)流方向向頂板塵源處進(jìn)行噴霧。采山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 28 用隨支架動(dòng)作而自動(dòng)控制的噴霧是最理想的降塵方式。液壓支架自動(dòng)噴霧主要靠聯(lián)動(dòng)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。 閥座上有四個(gè)孔，其中兩個(gè)孔為噴霧的進(jìn)水和出水孔，另兩個(gè)孔為與支架降柱和升柱的通液孔。聯(lián)動(dòng)閥的工作原理是：液壓支架降柱時(shí)，降柱液路中分出一股乳化液進(jìn)入聯(lián)動(dòng)閥座的降柱液孔 后通向第一單向閥，推動(dòng)閥門(mén)前移，溝通單向閥液路；此液路又通向第二液路，打開(kāi)第二單向閥，乳化液 通過(guò)并推動(dòng)活塞前進(jìn)，頂開(kāi)水路單向閥閥芯，接通噴霧水，支架各噴嘴開(kāi)始噴霧。當(dāng)支架升柱時(shí)，升柱液路中分出一股乳化液，進(jìn)入聯(lián)動(dòng)閥座的升柱液孔后通向第一單 圖 聯(lián)動(dòng)閥外形圖 向閥，打開(kāi)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。 ② 自動(dòng)噴霧供水系統(tǒng)。 安裝自動(dòng)噴霧系統(tǒng)的自移式液壓支架，在降架和移架過(guò)程中，通過(guò)噴霧，移架，作業(yè)人員工作地點(diǎn)的粉塵濃度可降低 80%以上。也可采用沖擊波自動(dòng)噴霧，放炮時(shí)自動(dòng)噴霧降塵。實(shí)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。美國(guó)在采煤機(jī) 上用泡沫降塵，降塵效率高達(dá) 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(jī)理 與發(fā)泡劑配制 1） 泡沫降塵的機(jī)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(rùn)濕，其降塵過(guò)程是利用表面活性物質(zhì)發(fā)泡劑和水混合后，用發(fā)泡裝山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 30 置 射向塵源。 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。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。根據(jù)親水基團(tuán)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(yáng)電荷或帶陰電荷親油劑 ， 又可分為陽(yáng)離子表面活性劑和陰離子表面活性劑。考慮到表面活性劑來(lái)源廣泛 ， 價(jià)格較低 , 易于加工制作和現(xiàn)場(chǎng)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。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(guò)正交試驗(yàn)來(lái)確定。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。水力引射式發(fā)泡機(jī)如圖 所示。其發(fā)泡過(guò)程是由軟管 1H 供給的壓力水（約 980kPa ）進(jìn)入 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 31 圖 水力引射式發(fā)泡機(jī)示意圖 F— 發(fā)泡噴頭 L— 管路定量分配器 S— 過(guò)濾器 T— 發(fā)泡原液貯槽 1G 、 2G — 壓力表 1H 、 2H — 高壓軟管 過(guò)濾器 S 加以凈化，隨后流入管路、定量分配器 L。含有發(fā)泡原液的壓力水通過(guò)軟管 2H 流入發(fā)泡噴頭 F。從導(dǎo)管 P 進(jìn)入的壓力水，由于噴嘴 N 的作用，被噴到金屬網(wǎng) M 上。 圖 發(fā)泡噴頭示意圖 P— 導(dǎo)管 N— 噴嘴 M— 金屬網(wǎng) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 32 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 1G 處壓力為 147 ~ 1176kPa ，其對(duì)應(yīng)用水量的射程見(jiàn)表 41[2]。對(duì)于發(fā)泡的材質(zhì)，采用棉 線網(wǎng)優(yōu)于尼龍網(wǎng)，而尼龍網(wǎng)又優(yōu)于金屬網(wǎng)。 （ 1） 發(fā)泡量：泡沫發(fā)生器每分鐘產(chǎn)生泡沫的自由體積， min/3m 。一般 1 ~ 20 倍為低倍數(shù)泡沫； 20 ~ 1000 倍為高倍數(shù)泡沫。析液時(shí)間越長(zhǎng)、泡沫的穩(wěn)定性越好。風(fēng)跑越小，證明同樣條件下，所需風(fēng)量少。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 33 （ 5） 成泡率：實(shí)際發(fā)泡量的理論發(fā)泡量之比值，稱為成泡率。成泡率高，說(shuō)明在相同發(fā)泡量的前 提下，所消耗的泡沫液 要少。發(fā)泡頭的安裝方式如圖 所示 圖 發(fā)泡機(jī)在采煤機(jī)上安裝方法 C工作面 D滾筒 J千斤頂外殼 C工作面 D滾筒 J千斤頂外殼 H牽引機(jī)頭 F F F3發(fā)泡噴頭 發(fā)泡頭最好和發(fā)泡原液貯槽作為采煤機(jī)的一部分裝在一起。最理想的是采用噴泡沫的方 法，即用裝在采煤機(jī)內(nèi)部的導(dǎo)管把泡 沫噴至滾筒截齒面上。采煤機(jī)割煤時(shí)，噴射泡沫的降塵效果如圖 所示 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 34 `0123451 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0浮游粉塵量)/(3mg與 工 作 面 的 垂 直 距 離 （ m )12 圖 噴射泡沫浮游粉塵測(cè)定結(jié)果 1— 通常采煤中 2— 使用發(fā)泡機(jī)的采煤中 除塵器降塵理論與技術(shù) 我國(guó)用于煤礦井下除塵設(shè)備的研究起步較晚，始于 80 年代，但近幾年發(fā)展較快，已先后研制了 MLC 型錨噴除塵器、 JTC 型掘進(jìn)通風(fēng)除塵器、KGC 型掘進(jìn)機(jī)除塵器、 SCF 型濕式除塵風(fēng)機(jī)、 GBC 型干式布袋除塵器、K JC 型礦用氣幕降塵器、 PSCF 型水射流除塵風(fēng)機(jī)以及 MXC 型礦用捕塵器和 DKC 型孔口捕塵器等。由于對(duì)各類礦用除塵器性能、特點(diǎn)了解不夠，造成除塵器使用作業(yè)場(chǎng)所不當(dāng)，除塵器不能充分發(fā)揮效能，而產(chǎn)生對(duì)除塵設(shè)備的誤解和疑慮。 除塵器降塵機(jī)理 1） 濕式除塵器的機(jī)理 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 35 在濕式除塵器中，氣流中的粉塵主要靠液 (水 )滴來(lái)捕集 1 水與含塵氣流的接觸方 式大致有水滴、水膜和氣泡三種方式，在實(shí)際應(yīng)用的濕式除塵器中，可能兼有二種或三種方式 . 依靠液滴捕集塵粒的機(jī)理有很多，主要有重力、慣性碰撞、 截留、 布朗擴(kuò)散、靜電沉降、凝聚和沉降。 （ 1）慣性作用 對(duì)大于 ~1um 的粉塵，主要是通過(guò)塵粒與液滴的慣性碰撞而分離捕集的。如空間范圍內(nèi)直徑為 Y 的粒子皆能與水滴碰撞，則水滴的碰撞效率可用下時(shí)表示。 反映慣性碰撞特性的關(guān)系參數(shù)（ ? ） 按式 41[3]計(jì)算 uDUdK ppm18 2?? ? (41) 式中 ， D——水滴直徑； U——水滴與塵粒的相對(duì)速度； mK —— 系數(shù) 。對(duì)除塵器來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)確定后，主要依靠提高塵粒與水滴的相對(duì)速度和減小液滴直徑以提高降塵效率，但并不是水滴直徑越小越好，直徑太小水滴容易隨風(fēng)流動(dòng)，減小了相對(duì)速度，且蒸發(fā)較快，縮短水滴的存在時(shí)間。在濕式除塵器中，慣性碰撞不僅發(fā)生在塵粒與水滴之間，潤(rùn)濕的器壁、水膜、水面等也與粉塵存在慣性碰撞的作用。