[发明专利]一种利用碱溶液的煤矿井下除尘方法

说明书

技术领域

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

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

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。

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。

所述步骤（1）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。

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[OH^-]浓度＞1 mol/L，并根据煤阶的提高而相应提高[OH^-]浓度；喷洒作业所用的碱溶液中的[OH^-]浓度为1 mol/L～0.05 mol/L，并随煤阶的提高而相应提高，但最大不超过1 mol/L。

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。

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。

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[OH^-]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。

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

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。

步骤（1）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。