一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法及材料技术

本发明专利技术涉及煤矿职业健康和抑尘技术领域，具体涉及一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法及材料。所述原位抑尘方法为将具有高渗透性、流动性和能够成胶的材料注入原始煤层中，材料能够渗入至煤层裂隙和孔隙中，并在其中交联形成立体网络状柔性保水材料，改变煤的韧性和含水率。所述原位抑尘材料包括组分A、B，A组分可以控制聚合度；B组分包含减阻剂以及能够与A组分反应持续产生气体实现自增压，将材料更高效的输送至煤层裂隙和煤孔隙。本发明专利技术的有益效果为从根本上减少了煤开采过程中的产尘量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法及材料


[0001]本专利技术涉及煤矿安全材料
，具体涉及一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法及材料。

技术介绍

[0002]煤矿煤层开采过程中会产生大量的不同粒度的煤尘，粒度越小悬浮于空气中时间越长，严重威胁煤矿工人的身体健康，同时可能引起煤尘爆炸等安全事故。目前，各种喷淋喷雾降尘、煤层注水，采掘防尘、通风除尘、巷道洒水灭尘，泡沫体覆盖等措施均是普遍使用的抑尘技术，取得了一定的效果。特别是对煤层进行注水，并对注入的水体添加各种润湿剂使水能够更好浸润煤体，使煤体湿润性和含水量增大，促使在开拓开采过程中细微煤尘湿润团聚不飘散到空气中，从而实现降尘的目的。
[0003]然而，目前的降尘措施，特别是采用注水到煤层中的防尘措施，主要是把水分带入煤体，增加煤体含水量。但是这种防尘措施存在巨大的缺点就是水分容易散失，造成开采时注水抑尘的效果较差。因此，专利技术一种对煤体进行原位处理的方法，不但改变煤本身的含水量、浸润湿润性，更重要的是改变煤本身的物理化学特性，增加煤的塑性，降低煤的脆性，从根本上降低煤的产尘特性，为煤炭矿井的职业安全健康提供新的解决方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法及材料，用于解决
技术介绍
中的至少一个问题。采用的技术方案为：
[0005]一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法，所述原位抑尘方法为将具有高渗透性、流动性和能够成胶的原位抑尘材料注入原始煤层中，原位抑尘材料能够渗入至煤层裂隙和孔隙中，并在其中交联形成立体网络状柔性保水材料，改变煤的韧性和含水率，从根本上减少了煤开采过程中的产尘量；
[0006]所述原位抑尘材料包括A组分和B组分；其中，A组分包括丙烯酸、多巴胺、过硫酸钠、表面活性剂和水，B组分包括海藻酸钠、碳酸氢钠、聚氧化乙烯、表面活性剂和水；所述A组分可以通过控制聚合度实现低聚合度，增强材料的流动性和渗透性；B组分能够与A组分反应持续产生气体实现自增压，以将材料输送至煤层裂隙和煤孔隙；
[0007]其原位抑尘材料使用方法具体包括以下步骤：
[0008]第一阶段，工作面巷道掘进完毕后，分别在进风巷、回风巷内向煤层打钻孔，向钻孔内安装注射管后封孔；
[0009]第二阶段，将A、B组分分别溶于水中，通过煤层注水先将A组分注入原始煤层的孔隙和裂隙中，然后再将B组分注入原始煤层中；
[0010]第三阶段，A、B组分在煤层中进行反应，生成立体网络状柔性保水材料。
[0011]优选的，所述A组分中，表面活性剂为OP
‑
10；所述B组分中，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和OP
‑
10的一种或两种的混合物。
[0012]优选的，在所述第一阶段，钻孔布置如下：在进风巷、回风巷内每隔40m布置一个钻孔，钻孔深度50
‑
150m。
[0013]优选的，在所述第一阶段，封孔器为分段式水力膨胀式封孔器，封孔材料为聚氨酯，采取距离孔口2m和8m处分别注射聚氨酯材料进行封孔，封孔深度不少于2.0m，封孔注射压力不小于10Mpa。
[0014]优选的，在所述第一阶段，注射管与封孔器相连，注射管材质为镀锌铁管，距离最末端封孔5m处孔顶部开设花管。
[0015]优选的，在所述第二阶段，煤层注水压力为5
‑
10Mpa，稳压时间2h。
[0016]优选的，所述的原位抑尘材料，其制备方法具体为：
[0017](1)首先取7
‑
9份丙烯酸和表面活性剂加入到100份水中，然后将0.5
‑
1份过硫酸钠加入上述溶液中在室温下搅拌10
‑
30min，最后加入0.5
‑
1.0份多巴胺搅拌10min，最终形成A组分；
[0018](2)将7
‑
9份海藻酸钠，10
‑
20份碳酸氢钠，5
‑
10份聚氧化乙烯，0.5
‑
1份交联剂和0.5
‑
1份表面活性剂加入100份水中，缓慢搅拌10min得到B组分；
[0019](3)将A、B组分分别注入煤层中，并在煤层内进行混合后反应形成原位抑尘材料。
[0020]优选的，所述步骤(1)中，可以通过过硫酸钠的添加量、搅拌时间及多巴胺的添加量控制丙烯酸单体聚合度，聚合后的A组分的分子量小于1500。
[0021]优选的，所述B组分中的聚氧化乙烯可以减少材料流动阻力，碳酸氢钠可以与A组分中的丙烯酸反应，产生大量的二氧化碳，以实现自增压的功能。
[0022]优选的，所述的A组分和B组分混合形成原位抑尘材料，在煤层中交联成胶，生成立体网络状柔性材料，增强煤的塑性和保水作用，从根本上减少了煤开采过程中的产尘量。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]针对煤层开采产尘量大难题，本专利技术提供了一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法及材料，解决了现有材料分子量较大造成渗透性差的难题，实现了增加材料的渗透性，增强了材料的可注性，同时还实现材料具有很好的保水特性。将专利技术的原位抑尘材料直接注射至原始未开采的煤层中，材料在煤层产生气体持续增压，将材料压注至煤的孔隙内，并在孔隙内交联成胶，增强煤的塑性和保水作用，从根本上减少了煤开采过程中的产尘量。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的施工工艺示意图。
[0026]图中：1
‑
1、第一容器；1
‑
2第二容器；2
‑
1、A组分；2
‑
2、B组分；3、注射泵；4、注水设备；5、调节阀；6、高压软管；7、接头；8、封孔材料；9、封孔器；10、注射管；11、钻孔；12、原始煤层。
[0027]图2为原位抑尘材料在煤体中的分布示意图：(a)原位抑尘材料注入前，(b)原位抑尘材料注入后。
具体实施方式
[0028]附图仅用于示例性说明；应当理解，下面所提到的案例仅仅用来解释本专利技术，是为了便于描述本专利技术和简化描述，因此，不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]以下结合实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步的说明。
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法及材料，包括以下步骤：
[0033]掘进巷道完成后，在进风巷、回风巷采取迈步式每隔40m向原始煤层12内打钻孔11，在孔内安装注射管10，利用封孔9和封孔材料8对钻孔11进行封孔，并利用高压软管6通过接头7与注水设备4相连；然后将第一容器1
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法，其特征在于，所述原位抑尘方法为将具有高渗透性、流动性和能够成胶的原位抑尘材料注入原始煤层中，原位抑尘材料能够渗入至煤层裂隙和孔隙中，并在其中交联形成立体网络状柔性保水材料，改变煤的韧性和含水率，从根本上减少了煤开采过程中的产尘量；所述原位抑尘材料包括A组分和B组分；其中，A组分包括丙烯酸、多巴胺、过硫酸钠、表面活性剂和水，B组分包括海藻酸钠、碳酸氢钠、聚氧化乙烯、表面活性剂和水；所述A组分可以通过控制聚合度实现低聚合度，增强材料的流动性和渗透性；B组分能够与A组分反应持续产生气体实现自增压，以将材料输送至煤层裂隙和煤孔隙；其原位抑尘材料使用方法具体包括以下步骤：第一阶段，工作面巷道掘进完毕后，分别在进风巷、回风巷内向煤层打钻孔，向钻孔内安装注射管后封孔；第二阶段，将A、B组分分别溶于水中，通过煤层注水先将A组分注入原始煤层的孔隙和裂隙中，然后再将B组分注入原始煤层中；第三阶段，A、B组分在煤层中进行反应，生成立体网络状柔性保水材料。2.如权利要求1所述的一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法，其特征在于，所述A组分中，表面活性剂为OP
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10；所述B组分中，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和OP
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10的一种或两种的混合物。3.如权利要求1所述的一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法，其特征在于，在所述第一阶段，钻孔布置如下：在进风巷、回风巷内每隔40m布置一个钻孔，钻孔深度50
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150m。4.如权利要求1所述的一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法，其特征在于，在所述第一阶段，封孔器为分段式水力膨胀式封孔器，封孔材料为聚氨酯，采取距离孔口2m和8m处分别注射聚氨酯材料进行封孔，封孔深度不少于2.0m，封孔注射压力不小于10Mpa。5.如权利要求1所述的一种降低煤层开采粉尘的原位抑尘方法，其特征在于，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆伟，李金亮，李懿，刘力嫚，张青松，李金虎，卓辉，王昌祥，赵舒洁，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：