1煤尘的危害
随着我矿开采深度和强度的增大,煤尘的生成量和分散度都将显著增加,其危害性更为严重,严重威胁着国家利益和人民的生命财产安全,影响着我矿可持续发展。为防治煤尘爆炸的发生,我矿采用各种防尘技术,但都没有治本。为了对半煤岩、煤巷的煤尘进行治本,根据集团公司要求,在煤巷、半煤巷及回采工作面采用了大口径煤层注水技术。
煤层注水是在尚未采动的煤体中,利用钻孔注入水,使水渗透到煤中,且在大口径煤孔中注满水,爆破后降低煤尘。
2大直径锥体钻头的研制
1)由于煤层中含有较为坚硬的夹矸并呈不规则分布,所以打眼过程中经常出现断钎子、崴钻头的现象。如何提高其使用寿命,降低顶板支护过程中不必要的材料浪费,成为大直径锥体钻头研制的前提。
2)大钻头及钻杆使用的材料材质既要适合现场钻眼要求,又要充分考虑其使用寿命,因此在选材制作和现场试验应用过程中,我们经过反复的设计、研制、使用、改进、改型、再使用、再改进、再改型等一系列的试验,最终确定采用大直径锥体镶钳硬质合金刀片作为钻头,针对该钻头我们自已研究制作了钎尾、钻杆。钎尾主体我们采用成品水式钎尾、采用矿用六棱空心钢作为钻杆主体、优质中碳钢作为钻头主体,钻头刀片采用硬质合金。风煤钻或电煤钻与钎尾的连接、钎尾与钻杆的连接、钻杆与钻头的连接本着实用、方便、快捷的原则,均采用螺纹连接。
3)设计的技术标准该钻杆分为钻头、杆体、钎尾三部分组成,钻杆主体主要有两种规格,分别为24mm×26mm、26mm×28mm,钻体长度依据孔深需要进行加工。钻头总体长度为310mm,采用135mm×135mm×130mm与直径32mm、长190mm圆钢经焊接成钻头主体,然后对其进行机械加工,前端加工成直径130mm×高度130mm的锥体,并均布三条凹槽,每个凹槽均焊接合金刀片,同时在后端加工一个直径为18mm、深260mm的中心孔,并从锥高65mm处的任一位置,向锥体重心均布3个直径为8mm的导水孔与中心孔相通,尾部采用M20的内丝用于与钻杆的连接,钻头尾部焊接直径130mm螺旋叶片。
4)加工工艺钻杆主体主要有两种规格,分别为24mm×26mm、26mm×28mm,钻体长度依据孔深需要进行加工。钻头总体长度为310mm,采用135mm×135mm×130mm与直径32mm、长190mm圆钢经焊接成钻头主体,然后对其进行机械加工,前端加工成直径130mm×高度130mm的锥体,并均布三条凹槽以焊接刀片,同时在后端加工一个直径为18mm、深260mm的中心孔,并从锥高65mm处的任一位置,向锥体重心均布3个直径为8mm的导水孔与中心孔相通,尾部采用M20的内丝用于与钻杆的连接,同时在钻头尾部焊接直径130mm螺旋叶片。
3大直径锥体钻头钻杆工作原理
1)工作动力:用风煤钻驱动。
2)操作顺序:
(1)完好风煤钻、水式钎尾、钻杆、大直径锥体钻头,并依次拧紧。
(2)选好眼位,调整好角度,点开启动,在钻头进入煤体的同时打开水阀,2人扶钻1人推钻。
(3)根据现场循环进尺,确定钻孔的合理深度。
4大钻头导孔注水方案制定
1)炮眼及注水大钻孔布置方式确定,如图(回采工作面、单位mm):
炮眼为三花眼布置,大钻孔约每隔6米布置一个。
2)注水方案的制定
回采工作面打眼顺序:工作面约6米为一段,每段内先用大钻头打注水孔注水后,再打顶底炮眼。
注水方式及次数确定:使用工作面洒水软管注水,采用自然渗透方式增加煤体含水量。在放炮前每个注水孔至少注水两次,且保证在爆破前将爆破范围内的每个注水孔注满水,并用粘土炮泥将注水孔孔口封实,封泥长度不少于50mm。
掘进工作面钻孔根据现场在迎头煤层中间按15度向下倾斜。根据施工循环进尺1.6米,确定钻孔的深度为1.6米。
迎头打眼顺序:先用大钻头打注水孔注水后,再打炮眼。
注水方式及次数确定:使用迎头洒水软管注水,采用自然渗透方式增加煤体含水量。在放炮前向注水孔至少注水两次,且保证在爆破前将注水孔注满水,并用粘土炮泥将注水孔孔口封实,封泥长度不少于50mm。
5经济社会效益
1)煤层注水不但湿润煤体、降低煤尘的生成量,而且改变煤的结构和力学性质,对煤矿安全的许多方面发生影响。
煤层注水能够破坏煤体内原有的煤-瓦斯体系的平衡,形成煤-瓦斯-水三相体系。经实验所得,煤层注水后,瓦斯涌出量减少10﹪左右。注水使煤的塑性增加和强度降低后,引起煤层邻面区内应力的重新分布,煤体变形量增大,支点应力区向煤层深部移动,对防止瓦斯突出有一定的作用。
2)煤层注水降低煤尘30﹪,注水一次相当于使用39个水炮泥。
3)使用大口径煤层注水降低了煤尘飞扬,冲淡稀薄沼气和炮烟,隔离局部沼气积聚,都具有较好的效果,是预防沼气、煤尘爆炸事故,实现爆破安全的一项重要安全措施,已在半煤岩巷、全煤巷和回采工作面全面推广使用。
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