2006年4月礦業(yè)安全與環(huán)保第33卷第2期長平煤礦煤的產(chǎn)塵性能研究趙恩彪,王自亮,隋金君汪春梅(煤炭科學(xué)研究總院重慶分院重慶400037)摘要通過試驗(yàn)對長平煤礦的未浸泡煤樣和用水浸泡煤樣的產(chǎn)塵能力、煤破碎性指標(biāo)、煤破碎程度指標(biāo)及呼吸性粉塵在粉塵中含量進(jìn)行測試和計(jì)算分析得出浸泡煤樣在產(chǎn)塵能力和呼吸性粉塵在粉塵中含量等方面均比未浸泡煤樣有所下降,可為煤體注水防塵提供參考。關(guān)鍵詞:產(chǎn)塵能力;煤破碎性指標(biāo);煤破碎程度指標(biāo);呼吸性粉塵中圖分類號:TD714文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號. :1008-4495( 2006 )02 - 0015 - 02在煤礦井下的采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、提升等生產(chǎn)過群體,它的粒度分布范圍都符合羅森-拉姆勒程中產(chǎn)生的粉塵,70% 以上的是煤或巖石被外部能( Rosion - Rammlai)分布 ,因此可用兩個(gè)分布參數(shù)來.量破碎時(shí)產(chǎn)生的。煤(巖)本身產(chǎn)塵能力、煤層厚度、表示粉塵的粒度分布狀況。第一是煤(巖)破碎性指含水量等因素不同使它們在相同破碎條件下各項(xiàng)產(chǎn)標(biāo)N,它表征物質(zhì)是否易破碎和破碎后粉塵的分散塵性能指標(biāo)也不同。測量不同煤(巖)不同煤(巖)性即粒度分布范圍,N越大粉塵的粒度分布范圍越層的試樣在同等能量破碎時(shí)的產(chǎn)塵能力、煤破碎性.窄,反之越寬第二是煤(巖)破碎程度指標(biāo)λ ,它表指標(biāo)、煤破碎程度指標(biāo)和呼吸性粉塵在粉塵中的含征物質(zhì)被破碎后產(chǎn)生的粉塵中細(xì)粉塵多少λ值越量能全面評價(jià)各種煤(巖)層的產(chǎn)塵特性及煤礦井大細(xì)粉塵越多。計(jì)算公式如下:下粉塵狀況,為煤礦粉塵分級管理和選用合理、經(jīng)濟(jì)R = 100exp(- λd")(2)的防(除)塵措施提供依據(jù)'1。式中R一-篩上(大于某粒徑d)累積質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%;1煤和巖石的產(chǎn)塵性能指標(biāo).d--粒徑μm;煤和巖石的產(chǎn)塵性能是指煤和巖石在破碎過程λ一煤(巖)破碎程度指標(biāo);中產(chǎn)生的粉塵量及粉塵粒度分布狀況,通常用煤和N一煤(巖)破碎性指標(biāo)。巖石產(chǎn)塵能力來表示。煤和巖石的產(chǎn)塵能力是表征令t = lg2-lg R)x=lgd,a=N,b= lgλ'則煤在外力作用下產(chǎn)生細(xì)微粉塵的能力。在相同破碎式(2)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)式3]:條件下煤(巖)在單位能量作用下產(chǎn)生細(xì)微粉塵其t=ax+b(3)含量與破碎能量成正比其比例常數(shù)即為產(chǎn)塵能力。式中λ'= 0.434λ通常的產(chǎn)塵能力計(jì)算公式如下[21:綜上所述煤和巖石的產(chǎn)塵性能指標(biāo)應(yīng)該用P ,P= GI( 10E )(1)Nλ三個(gè)指標(biāo)來確定。P--煤巖)的產(chǎn)塵能力g/J;破碎過75 pμm篩孔的粉塵量gi2試驗(yàn)步驟與結(jié)果計(jì)算E-每次落錘能量 J。煤和巖石破碎后產(chǎn)生粉塵的粒度分布狀況是指.2.1制樣從晉城礦務(wù)局長平煤礦現(xiàn)場采集4塊煤,每塊粉塵的大小及分布范圍。這一因素直接決定了產(chǎn)生煤大約為200g ,用塑料袋密封。取2塊煤放在水中呼吸性粉塵量。粉塵是由不同粒徑的顆粒物組成的浸泡-周把未浸泡的2塊煤塊和在水中浸泡過的2塊煤中國煤化工為12mm和15mm的收稿日期2005 -06- 15篩子MHCNMHGnm的顆粒試樣,從每個(gè)作者簡介:趙恩彪( 1982- )男遼寧錦州人,2004 年畢業(yè)煤顆粒試樣中稱取2組40g顆粒試樣作平行實(shí)驗(yàn)。于遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣工程系現(xiàn)從事粉塵監(jiān)測、治理及其2.2測試方法儀器儀表開發(fā)工作。用MC-1型產(chǎn)塵裝置對煤進(jìn)行破碎每個(gè)試樣15.2006年4月礦業(yè)安全與環(huán)保第33卷第2期落錘10次篩分5次用電子天平稱量過75 μm篩孔表1過75 pum篩孔的粉塵量的粉塵量結(jié)果見表1。粉塵量/g試樣種類將破碎過75 pum篩孔的粉塵進(jìn)行粒度分析,測平均值得粉塵的粒度分布結(jié)果見表2。未浸泡煤樣5. 615.475.54浸泡煤樣4.214.394.30 .表2煤樣粒度 分布測試結(jié)果%粒度分布d150μm 100pm 80μm 60μm 50μm 40μm 30 pum 20 pum 10μm 8 pum 7 pμm 6 pμm 5 pum6.88.419.930.349.263.793.494.595.596.597.2未浸泡5.29.830.937.450.176.586.4 95.6 96.8 97.1 97.7 98 .3煤樣9.125.433.849.670.195.796.397.197.88.812.935.247.166.580.793.096.497.1 97.4 97.8 98.1浸泡7.948.552.270.485.394.895.996.9 97.68.311.033.147.859.475.589.295.697.097.4 97.92.3結(jié)果計(jì)算表3煤樣產(chǎn)塵性能測試結(jié)果每次落錘能量E為20J把E和G值代入公式產(chǎn)塵能力破碎程度破碎性呼吸性粉塵(1)計(jì)算出煤的產(chǎn)塵能力P。把R,,R2值和d值代入(d<7.1 pum)K mg/J)指標(biāo)19標(biāo)準(zhǔn)式3)經(jīng)過計(jì)算機(jī)擬合得到曲線見圖1、圖2。27.71.4x 10-31.6753.721.51.2x 10-31.6573.0" -1.675-3-22333結(jié)果分析未浸泡煤樣產(chǎn)塵能力為27.7 mg/J 浸泡煤樣產(chǎn)塵能力為21.5 mg/J依據(jù)表4對比得出2種煤樣的產(chǎn)塵能力都比較大,浸泡后的煤樣產(chǎn)塵能力降低了22.4%,說明浸泡煤體能降低煤的產(chǎn)塵能力。9表4不同煤礦產(chǎn)塵性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表.3456781020 30 405060 80100d/μm煤礦試樣產(chǎn)塵能力破碎 程度( d<7.1 pm)( mg/J)圖1未浸泡煤樣羅森分布擬合圖.1%中梁山煤礦24.015.4x 10-1.18914.4南桐魚田堡煤礦18.911.9x 10- 3 1.21311.8y=1.657 x-3.294 7雙鴨山寶山礦1.7906.9舒蘭古舒礦5.5x 10-31 .4108.2開灤趙各莊礦20.310.3x 10-31.396焦作朱村礦21. I14.4x 10-13.3平頂山一礦21.84.2x10-3 1.4036.2大同永定莊礦15.04.7x 101.400o5煤樣破碎性指標(biāo)N分別為1.675和1.657依據(jù)表4對比得出,N 值偏大,煤破碎后粒度分布范圍小浸泡后的煤樣的破碎性指標(biāo)降低了1.1% ,說明0 30 405060 80100浸泡煤體對煤被破碎后粒度分布范圍影響不大;煤樣破中國煤化工1 4和0.001 2依據(jù)表圖2浸泡煤樣羅森分布擬合圖4對比YHCNMHG的煤樣的破碎程度指根據(jù)直線方程求出煤的破碎程度指標(biāo)入煤破標(biāo)降低了14.2% ,說明煤破碎后粗粉塵占的比例大碎性指標(biāo)N通過粒度分布結(jié)果求出d < 7.01 pμm的而細(xì)粉塵占的比例小浸泡煤體可以很大程度上減呼吸性粉塵在粉塵中的比例結(jié)果見表3。(下轉(zhuǎn)第19頁)16.2006年4月礦業(yè)安全與環(huán)保第33卷第2期手40對比a1可以看出:①當(dāng)夾層在底板破壞深度范圍內(nèi)時(shí)( 8.4 ,16.8 m)無論其位置如何,底板破壞在軟弱夾層附al123b1b2，b3b4b5b6c近表現(xiàn)為順層破壞,同時(shí)由于軟弱夾層可吸收較多模型類別圖5相同開采條件下不同底板模型破壞深度的變形能對應(yīng)力傳遞起到一定折減作用,與al相巖層的力學(xué)性質(zhì)決定強(qiáng)度越高,破壞深度越小。從比其破壞深度變小。②隨著軟弱夾層位置的下移當(dāng)夾層位于底板圖5中可以看出:從al到a3,隨著底板巖石內(nèi)聚力破壞深度以下時(shí)( 31.6 m),其破壞深度主要由夾層和彈模的依次降低其強(qiáng)度變?nèi)?，從而?dǎo)致底板破壞上部巖石性質(zhì)決定其破壞深度與al相當(dāng)。深度依次增大。2)對于b類海陸交互相沉積底板,其破壞深度4結(jié)論決定于以下3個(gè)方面:①底板的平均強(qiáng)度，這主要反通過對完整水平層狀煤層底板的數(shù)值模擬研映在底板巖層硬質(zhì)巖層與軟弱巖層之間的厚度比。究，得出以下結(jié)論:軟弱巖層越厚,其破壞深度越大。圖5中以砂巖為1)均質(zhì)底板的應(yīng)力由采前的線性變化調(diào)整為曲主的模型b4的破壞深度小于以泥巖為主的b3。②線變化,調(diào)整點(diǎn)位置趨于一致其破壞深度主要由底底板各巖層的排布、組合方式。底板各巖層的種類板巖石的力學(xué)性質(zhì)決定強(qiáng)度越高破壞深度越小;和厚度相同,僅排列方式不同當(dāng)砂巖為煤層的直接2)海陸交互相底板的應(yīng)力也由線性變化調(diào)整為底板時(shí)其破壞深度相對較小,bl ,b6 的破壞深度分曲線變化,但其調(diào)整點(diǎn)位置因底板結(jié)構(gòu)的不同而各別小于b2 ,b5。③底板巖層交互層數(shù)越多強(qiáng)度越異其底板破壞深度由底板巖體的平均強(qiáng)度、排列組低破壞深度也越大,b3 ,b4的破壞深度要小于有著合方式和交互層數(shù)3種因素綜合影響;同樣巖性組成的b5 ,b6。3)為了討論軟弱夾層的存在對底板破壞深度及3)肖軟弱夾層位于底板破壞深度內(nèi)時(shí),表現(xiàn)出地應(yīng)力調(diào)整的影響，該次模擬將軟弱夾層單獨(dú)列出來順軟弱層破壞,且 破壞深度變小。加以分析。分別模擬了軟弱夾層位于煤層以下8.4 ,參考文獻(xiàn):16.8 31.6 m時(shí)的情況來討論夾層所在位置的不同對底[1]李連崇.承壓水煤層底板突水的數(shù)值試驗(yàn)研究[ D]沈板破壞深度的影響其底板破壞深度見圖6。陽東北大學(xué)20035[2]樊成.煤層底板巖體結(jié)構(gòu)及其阻水能力評價(jià)[ D].淮南:淮南工業(yè)學(xué)院2002[3]許學(xué)漢,王杰.煤礦突水預(yù)報(bào)研究[M].北京:地質(zhì)出版8.431.6社,1991軟弱夾層距底板頂面距離/m(責(zé)任編輯:呂晉英)圖6不同夾層位置底板破壞深度(上接第16頁)少細(xì)粉塵含量。泡煤體后產(chǎn)塵能力降低了22.4%破碎性指標(biāo)降低未浸泡煤樣的呼吸性粉塵在粉塵中含量為.了1.1%破碎程度指標(biāo)降低了14.2% ,呼吸性粉塵3.7%浸泡煤樣呼吸性粉塵在粉塵中含量為3.0%，在粉塵中含量比原來降低了19% ,因此建議長平煤依據(jù)表4對比得出煤破碎后產(chǎn)生的呼吸性粉塵濃礦采用煤體注水防塵。度不大,但浸泡后的煤樣的呼吸性粉塵在粉塵中含量比原來降低了19%，很大程度上降低了呼吸性粉塵在粉塵中含量對預(yù)防塵肺病起到了很大的作用。[1]宋世釗譯.煤礦防塵手冊[ M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1986[2]史中國煤化工研究報(bào)告[ D]重慶煤炭通過測試和計(jì)算揭示了長平煤礦煤的產(chǎn)塵能[3] 3TH_ CNM H! G算與分析[ J].煤炭工程力偏大煤破碎后粒度分布范圍寬，粗粉塵占的比例師(現(xiàn)《礦業(yè)安全與環(huán)?！? 1994 2X6)大而細(xì)粉塵和呼吸性粉塵占的比例小,可選用造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用較低的主要處理粗粉塵的防塵措施。浸19 .