第三章矿山粉尘防治方法.pptx

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1、第一节　矿山防尘的理论基础第二节　采掘工作面防尘技术第三节　物理化学降尘技术第四节　个体防护技术第一节　矿山防尘的理论基础一、预湿煤体防尘理论二、湿式除尘基础理论三、干法除尘基础理论一、预湿煤体防尘理论(一)预湿煤体减尘机理(二)预湿煤体防尘效果影响因素(一)预湿煤体减尘机理1.通过物理化学作用润湿煤层2.注入水可有效地包裹煤体内的每一细小部分3.克服各项阻力及煤层瓦斯压力4.通过改变煤体的物理力学性质减尘1.通过物理化学作用润湿煤层煤层的湿润过程实质上是水在煤层裂隙和孔隙中的运动过程，是一个复杂的水动力学和物理化学过

2、程的综合。水在煤层中的运动可以分为压差所造成的运动和它的自运动。压差所造成的运动是水在煤层中沿裂隙和大的孔隙按渗透规律流动。自运动与注水压力无关，它取决于水的重力和水与煤炭的化学、物理化学的作用。自重使水在裂隙与孔隙内向下运动；化学作用是水作用于煤层内的无机的和有机的组分，使之氧化或溶解；物理化学作用包括毛细管凝聚、表面吸着和湿润等。压差和重力造成的水渗透流动，时间不长，范围不大，湿润效果不高，一般只能达到10%～40%。物理化学作用是煤层湿润的主导作用，可以持续很长时间，并能使煤体均匀、充分地湿润，将湿润效果提高到7

3、0%～80%。2.注入水可有效地包裹煤体内的每一细小部分水进入煤体各种裂隙和层理后，在极其微小的孔隙内部，都有水的注入，这就使整个煤体有效地被水包裹起来。当煤体由于开采而受到破碎时，因绝大多数的破碎面中充满着水，可以达到减少煤尘飞扬的目的。3.克服各项阻力及煤层瓦斯压力水在煤层中的运动，主要是注水压力、毛细管力和重力三种力综合作用克服煤层裂隙面的阻力、孔隙通路的阻力和煤层的瓦斯压力。4.通过改变煤体的物理力学性质减尘通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分和尘粒间的粘着力，并降低煤的强度和脆性，增加塑性，减少

4、采煤时煤尘的生成量；同时将煤体中原生细尘粘结为较大的尘粒，使之失去飞扬能力。(二)预湿煤体防尘效果影响因素1.煤的裂隙和孔隙特征2.煤体孔隙率大小3.上覆岩层压力及支承压力4.注水参数5.液体性质6.煤层内瓦斯压力1.煤的裂隙和孔隙特征(1)煤体孔、裂隙特征。(2)煤层孔隙、裂隙发育程度。(1)煤体孔、裂隙特征。煤体是一种孔隙和裂隙都很发育的介质，孔隙和裂隙共同构成了煤层注水渗透通道。在煤层注水渗透的过程中，煤层孔隙发育程度对注水时煤体均匀润湿、物理力学性质改变的影响举足轻重。煤中的孔隙包括相互连通的渗透-扩散孔隙、“

5、死端”孔隙和孤立孔隙三类。渗透-扩散孔隙及与其连通的“死端”孔隙属于有效孔隙，注水时液体可沿这些孔隙进行渗流，而孤立孔隙对渗流来说则是无效孔隙。(2)煤层孔隙、裂隙发育程度。对于不同成因及煤岩种类的煤层来说，其裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果也存在较大差异。影响煤层孔隙、裂隙发育的因素很多且复杂，煤的岩相成分及煤的变质程度是其中的两个重要内在因素，而采动影响是其主要的外在因素。2.煤体孔隙率大小(1)孔隙率。(2)煤体孔隙率大小对注水的影响。(1)孔隙率。1)总孔隙率的测定与计算。2)部分孔隙率的测定。1)总孔隙率的

6、测定与计算。煤的总孔隙率为孔隙的总体积与煤的总体积的比率，按下式计算：2)部分孔隙率的测定。部分孔隙率是指单位质量煤中某一孔径及其以上的孔隙体积与单位质量煤总体积之比。目前，煤的部分孔隙率主要采用压汞仪测定。(2)煤体孔隙率大小对注水的影响。在我国煤矿，孔隙率Kzx=1%～4%时，煤层通常不能注水；Kzx=5%～15%时，煤层能注水，且有较好的润湿效果；Kzx＞15%时能取得很好的注水效果。3.上覆岩层压力及支承压力地压的集中程度与煤层的埋藏深度有关，煤层埋藏越深则地层压力越大，而裂隙和孔隙变得更小，导致透水性能降低。

7、因而随着矿井开采深度的增加，要取得良好的煤体湿润效果，需要提高注水压力。在长壁工作面的超前集中应力带以及其他大面积采空区附近的集中应力带，因承受的压力增高，其煤体的孔隙率与受采动影响的煤体相比要小60%～70%，由此减弱了煤层的透水性。4.注水参数煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。注水量或煤的水分增量既是煤层注水效果的标志，也是决定煤层注水除尘率高低的重要因素。通常，注水量或煤的水分增量变化在50%～80%之间。注水量和煤的水分增量都和煤层的渗透性、注水压力、注水速度和注水时间有关。5.液体性质煤是

8、极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间极性差越小越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性，提高对煤的湿润效果，可以在水中添加表面活性剂。例如阳泉一矿在注水时加入0.5%浓度的洗衣粉后，注水速度比原来提高24%。6.煤层内瓦斯压力煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。水压克服瓦斯压力后才是注水的有效压力，所以在瓦斯压力大的煤层中注