一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法
【专利摘要】一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，依次包括以下步骤：根据喷洒和注入煤层的情况选定合适的碱性药品；根据煤阶和实验室试验选定相应的碱溶液的配比浓度；选择中低阶煤，在煤层中钻孔，将钻孔的孔口封堵，配置相应的碱溶液，把配置的碱溶液泵注到钻孔中；浸泡一段时间，使煤与碱溶液充分反应，反复浸泡多次，确认钻孔控制区域的煤与碱溶液完全反应；配置合适的喷洒作业用的碱溶液，在采煤作业时进行喷洒碱溶液除尘。本发明利用了碱与煤中的有机物反应，可以大大降低煤的产尘能力，同时，使反应后的煤尘与水的接触角急剧减小，起到良好的除尘效果，保护了工人的身心健康，并确保煤矿的安全生产，实用性强，有推广应用价值。
【专利说明】一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿安全环保生产【技术领域】，涉及一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着经济的发展，国家对煤炭的需求量越来越大，加之矿井开采强度的不断加大。机械化程度的不断提高。煤矿井下的采煤、掘进、运输等各项生产过程中粉尘产生量也急剧增大。煤粉尘对人的眼睛、耳、皮肤、消化系统、呼吸系统都会产生很大程度的伤害，特别是对人的呼吸系统，如果工人长期工作在粉尘含量超标的环境中，极易得尘肺病，在我国尘肺病仍是最严重的职业病，且发病周期在缩短；煤尘具有自燃性和爆炸性，煤尘爆炸危险普遍存在，危害严重。煤炭开采和生产的过程中产生了大量的煤尘，不仅威胁着煤矿的安全生产，而且对煤矿工人的健康造成直接影响，因此煤矿除尘一直是人们关注的热点。近年来对化学除尘的方法研究越来越多，但是利用碱溶液除尘的的研究尚未出现。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种降低煤矿井下粉尘、保护一线工人身心健康的利用碱溶液的煤矿井下除尘方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，其特征在于:依次包括以下步骤:
(1)、根据喷洒和注入煤层的情况选定合适的碱性药品；
(2)、根据煤阶和实验室试验选定相应的碱溶液的配比浓度；
(3)、选择中低阶煤，在煤层中钻孔，将钻孔的孔口封堵，配置相应的碱溶液，把配置的碱溶液泵注到钻孔中；
(4)、浸泡一段时间，使煤与碱溶液充分反应，反复浸泡多次，确认钻孔控制区域的煤与碱溶液完全反应；
(5)、配置合适的喷洒作业用的碱溶液，在采煤作业面进行喷洒碱溶液除尘。
[0005]所述步骤(I)中对于注入煤层作业选用增强化学反应的NaOH强碱性药品；对于喷洒作业选用对人身无伤害的NaHCO3弱碱性药品。
[0006]所述步骤(2)中根据煤阶配置合适配比浓度的碱溶液，注入煤层的碱溶液的中的[0F]浓度> I mol/L，并根据煤阶的提高而相应提高[0H_]浓度；喷洒作业所用的碱溶液中的[0F]浓度为I mol/L?0.05 mol/L,并随煤阶的提高而相应提高,但最大不超过I mol/L0
[0007]所述的步骤(4)中浸泡时间大于6 h，根据煤阶提高延长浸泡时间，并且反复浸泡多次，确保煤与碱溶液充分反应。
[0008]所述的步骤(5)中喷洒所用的碱溶液配置后存放时间不超过12h。
[0009]采用上述技术方案，当配置的强碱溶液注入到煤层时，由于中低阶煤中含有大量芳香族化合物(如腐殖酸等)，两者容易发生化学反应。有机物与[0H_]迅速反应，克服了煤对水的吸收能力小的问题，使煤快速呈现出颗粒或是煤泥的状态，会使煤的产尘能力大大降低；同时煤中有机物与碱反应，改变了煤中有机物的分子结构，使得产生的少量煤尘与水的接触角迅速减小，而产生的煤尘又与喷出的弱碱溶液反应，弱碱可以继续与煤尘中的有机物反应，并且可以迅速的吸附煤尘，同时弱碱不会对人体造成伤害。本发明经过在煤矿井下的初步试验，并经测尘器的测试，除尘效果极好。
[0010]本发明利用了碱与煤中的有机物反应，可以大大降低煤的产尘能力。同时，使反应后的煤尘与水的接触角急剧减小，起到良好的除尘效果，保护了工人的身心健康，并确保煤矿的安全生产，实用性强，值得推广应用。
【具体实施方式】
[0011]本发明的一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，依次包括以下步骤:
(1)、根据喷洒和注入煤层的情况选定合适的碱性药品；
(2)、根据煤阶和实验室试验选定相应的碱溶液的配比浓度；
(3)、选择中低阶煤，在煤层中钻孔，将钻孔的孔口封堵，配置相应的碱溶液，把配置的碱溶液泵注到钻孔中；
(4)、浸泡一段时间，使煤与碱溶液充分反应，反复浸泡多次，确认钻孔控制区域的煤与碱溶液完全反应；
(5)、配置合适的喷洒作业用的碱溶液，在采煤作业面进行喷洒碱溶液除尘。即采煤过程中通过钻头向煤层喷水降尘的水溶液换为碱溶液。
[0012]步骤(I)中对于注入煤层作业选用增强化学反应的NaOH强碱性药品；对于喷洒作业选用对人身无伤害的NaHCO3弱碱性药品。
[0013]步骤(2)中根据煤阶配置合适配比浓度的碱溶液，注入煤层的碱溶液的中的[0H1浓度> I mol/L，并根据煤阶的提高而相应提高[0H_]浓度；喷洒作业所用的碱溶液中的[0H_]浓度为I mol/L?0.05 mol/L，并随煤阶的提高而相应提高，但最大不超过I mol/L。
[0014]步骤(4)中浸泡时间大于6 h，根据煤阶提高延长浸泡时间，并且反复浸泡多次，确保煤与碱溶液充分反应。
[0015]步骤(5)中喷洒所用的碱溶液配置后存放时间不超过12h，弱碱溶液不可放置太长时间，应该尽快使用，否则容易失去作用。
[0016]下面列举一个具体实施例:
(I)、选择褐煤矿井；(2)、在采煤工作面均匀布置钻孔；(3)、采用传统煤层注水所用的封孔方式进行封孔；(4)、井下配置[0H_]=2 mol/L的NaOH溶液；(5)、通过泵入装置把配置的碱溶液灌入每个钻孔，注入量多于传统煤层的注水量，浸泡时间大于6 h后；(6)、重复浸泡多次，确认钻孔控制区域的煤与碱溶液完全反应；(7)、配置[0H_]=0.03 mol/L的NaHCO3溶液，将采煤过程喷水降尘的水溶液换为碱溶液，进行喷洒碱溶液除尘。
【权利要求】
1.一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，其特征在于:依次包括以下步骤: (1)、根据喷洒和注入煤层的情况选定合适的碱性药品； (2)、根据煤阶和实验室试验选定相应的碱溶液的配比浓度； (3)、选择中低阶煤，在煤层中钻孔，将钻孔的孔口封堵，配置相应的碱溶液，把配置的碱溶液泵注到钻孔中； (4)、浸泡一段时间，使煤与碱溶液充分反应，反复浸泡多次，确认钻孔控制区域的煤与碱溶液完全反应； (5)、配置合适的喷洒作业用的碱溶液，在采煤作业面进行喷洒碱溶液除尘。
2.根据权利要求1所述的一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，其特征在于:所述步骤(I)中对于注入煤层作业选用增强化学反应的NaOH强碱性药品；对于喷洒作业选用降低对人身无伤害的NaHCO3弱碱性药品。
3.根据权利要求1所述的一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，其特征在于:所述步骤(2)中根据煤阶配置合适配比浓度的碱溶液，注入煤层的碱溶液的中的[0Η?浓度> Imol/L，并根据煤阶的提高而相应提高[0H_]浓度；喷洒作业所用的碱溶液中的[0H_]浓度为Imol/L~0.05 mol/L,并随煤阶的提高而相应提高,但最大不超过I mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，其特征在于:所述步骤(4)中浸泡时间大于6 h，根据煤阶提高延长浸泡时间，并且反复浸泡多次，确保煤与碱溶液充分反应。
5.根据权利要求1所述.的一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法，其特征在于:所述步骤(5)中喷洒所用的碱溶液配置后存放时间不超过12h。
【文档编号】E21F5/06GK103470296SQ201310393040
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】郭红玉, 罗源, 夏大平, 马俊强, 张双斌, 刘晓, 陈山来 申请人:河南理工大学