浅析轻型放顶煤工作面综合防尘技术

来源:用户上传      作者: 宗智强

　　[摘 要]文章提出在完善轻放开采工艺中煤尘防止是难度最大的问题之一，并根据多年的研究实践总结出搞好轻放工作面煤尘的防治，要从减少煤尘产生、控制尘源已产生的煤尘扩散和采取有效的除尘措施方面防治煤尘。
　　[关键词]煤尘分布 煤层注水 综合防尘
　　中图分类号：D645 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0001-01
　　轻放开采工艺，由于其工作面具有单产高，效益好等优点。在完善该工艺的各个技术关键中，煤尘防治是难度最大的问题之一，由于轻型放顶煤工作面比一般工作面增加了一个放煤口和放煤输送机，严重污染作业环境，工人长期处于该环境下易患上职业病，并同时存有煤尘爆炸的隐患。
　　通过我矿多年的研究和实践，搞好轻放工作面煤尘的防治，首先是尽量减少煤尘的产生，这主要是通过在轻放工作面实施煤层注水（增加其水分，减少煤尘产生）；其次尽量控制尘源已产生的煤尘扩散；第三对工作面煤尘（已扩散于风流中）采取有效的除尘措施，尽量降低煤尘浓度，以减少其危害。
　　一、 轻放工作面煤尘分布及防治
　　在轻放工作面中，通过放煤、移架所产生的煤尘多为粗尘，细尘以下颗粒占的比例较少，而且由于架间及放煤口空间风速较低煤尘容易下降，其影响范围一般在下风侧10～15米范围以内，超过此范围，80～90%的煤尘已经沉降。采煤机割煤产生的煤尘不仅量大，而且颗粒细，多为细尘及微尘，加之采煤机机道的风速高于放煤口及架间，因此采煤机产生的煤尘难以沉降，影响范围大。从前滚筒（进风侧）中心的前方3米处采煤机产生的煤尘汇入风流，然后到后滚筒（回风侧），风流中的煤尘浓度逐渐增大，自后滚筒中心起至机后15米范围内，是采煤机产生导致风流中煤尘浓度最大的区域，超出此范围，煤尘浓度逐渐降低。
　　（一）煤尘预注水减少煤尘产生
　　煤层注水是轻放工作面减少煤尘产生的最根本、最有效的措施。如果煤层注水实施较好的工作面，可以使总煤尘浓度减少75～85%，呼吸性煤尘浓度减少65%以上。煤层注水是通过钻孔并借助于水的压力，将压力水注入煤层中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采煤时的粉尘产生量的一种技术。由于放顶煤工作面要求湿润煤体较厚，其钻孔布置及钻孔参数都与普通综采有所不同。
　　煤层可以认为是孔隙质组成的煤块群和裂隙系统组成的孔隙一裂隙结构。根据煤层的结构及水在煤层中的流动特性，将煤层看作是裂隙、孔隙二重介质模型。并将裂隙分为沟通大裂隙、孔隙、组合孔隙、死端孔隙和微孔隙。水在沟通裂隙中是层流渗透，在组合孔隙中既有渗透又有毛细和扩散运动，在死端微孔隙中则主要是毛细和分子扩散运动。由于煤层中微孔隙也就是在其中产生毛细和扩散运动的孔隙占75%～85%（不同煤层有不同），因此不能用传统理伦来描述，必须考虑水在微孔隙中的运动，即需要考虑毛细和扩散运动对水分增加的影响。煤层注水的压力应大于裂隙中瓦斯压力，而小于煤层被水压裂的压力，防止煤层压裂后水跑掉。
　　要提高注水效果，必须使其适应轻放工作面煤层的物理力学性质及工艺特点。与之相适应的注水钻孔应具有以下特点：第一注水钻孔在推进方向的位置有可能处于采动应力影响区，裂隙及煤体渗流特征在此范围是变化的；第二由于整个采高范围内的煤体采放均产生煤尘，所以该范围的煤体均需预湿。掌握裂隙发育的规律进行煤体注水，将有利于减少工作面煤尘产生。
　　煤层注水钻孔布置及钻孔参数
　　钻孔布置根据不同的注水方式分为双巷钻孔和单巷钻孔布置，钻孔参数有钻孔方向、倾角、深度等。
　　双巷钻孔布置是在运输巷和运料巷中均打钻孔进行注水。厚煤层注水钻孔布置不同于薄及中厚煤层在距工作面两巷同距离的断面上，由于煤层厚度较大，布置两个或两个以上钻孔，称为扇形钻孔，这主要取决于煤层各向特征的情况。如果煤层的渗透性较优，在同一个断面上布置一个钻孔就能湿润整个煤体，布置一个钻孔就可以，但为了打钻孔施工方便和注水孔之间不互相串水，钻孔要错开2m或更大距离，并且封孔深度要超过10m。
　　单向钻孔布置方式是只在运输巷或运料巷布置钻孔的方式。这种注水方式钻孔深度要求较深，一边留出20m～25m的煤柱，否则不能有效湿润整个工作面的煤体。
　　（二）采煤机采用高压喷雾进行降尘
　　采煤机割煤是轻放工作面产尘最大且最难控制的尘源，采煤机截齿在切割煤体过程中，截齿与煤体接触处，产生很大的接触应力，使煤体局部粉碎，随着截齿切割运动的进行，粉碎的范围扩大并被压实，在它的周围产生挤压区、弹性变形区，并产生裂纹。当裂纹扩散到边界，大块煤崩落，煤尘以一定的速度溢出。在滚筒割煤的整个过程中，这个过程反复进行，煤尘连续产生。由于其随时间移动并处于风流之中，煤尘易于扩散飞扬。
　　目前我国用采煤机采用的内外喷雾一般属低压灭尘方式，由于水压较低，出水口处呈现雾化效果较差，同时出现喷嘴堵塞，达不到预期效果。为此我们对采煤机的低压喷雾改为高压喷雾。高压喷雾，从喷嘴喷出的高速水流，在很短距离上就形成雾粒，并在雾粒后形成一股气流。喷雾降尘的实质是水滴（水雾）碰上悬浮煤尘并吞并它们。由于高压喷雾摩擦强烈并且水分分布大、雾流速度大，故其降尘效果大大优于低压喷雾。
　　采煤机高压喷雾系统由高压泵、输水管路、高压阀门和高压喷头等组成，高压输水管在巷道中用直径25mm高压钢管到工作面后采用高压胶管夹入到电缆中随采煤机移动而拖动，将高压喷头安装在采煤机上，喷雾雾流可以有效的覆盖滚筒割煤产生的煤尘。其效果见表1.
　　（三）液压支架移架和放煤自动喷雾
　　放煤口和移架自动喷雾，是指在液压支架上安装喷雾控制阀。当降柱和放煤时，通过支架的液压系统输送给控制阀一液压信号，控制阀水路开启实现喷雾降尘；移架和放煤过程中继续喷雾，当升柱和关闭放煤时，支架的液压系统又输送给控制阀一信号，关闭水路停止喷雾，从而实现放煤和移架的自动喷雾降尘。该阀是既可控制移架又可控制放煤的自动喷雾降尘装置。
　　（四）运输各转载点封闭式喷雾降尘
　　生产过程中，运煤各转载点的降尘效果也是非常重要的。为保证各转载点喷雾效果及装置的可靠性，在转载点输送机机头处安装了ZDW-40型自动喷雾装置，输送机机头安装的自动喷雾装置由输送机带动，其阀门的开启程度与输送机的负荷情况一致，只有输送机在出煤运行时，水才喷到煤体上，若输送机停止运转或空转，喷雾装置立即切断水源。
　　（五）轻放工作面综合防尘
　　轻放工作面是一个尘源多而又散的各种场所，必须对整个工作面实施综合防尘措施，才能够使整个工作面的煤尘有效的降低。
　　二、结论
　　（1）煤层注水是减少煤尘产生的最根本有效的措施。它不仅利于降尘，还可以预防冲击地压及煤与瓦斯突出，软化顶煤减少大块煤量，提高回收率。化煤层降低切割能量及防火降温等。
　　（2）采煤机高压喷雾是采煤机处喷雾较理想的方式，它具有射程远、雾粒细、涡流强度大、降尘好等优点。
　　（3）轻放工作面必须实施综合防尘技术，才能有效的控制煤尘，减少其危害。
　　参考文献
　　[1] 赵青山，王恒祥.综合防尘技术在煤矿生产中的应用[J].科技传播，2013.
　　[2] 鲁登科.浅谈综掘工作面综合防尘技术与应用[J].企业导报，2012.
　　[3] 张智勇.煤矿掘进工作面综合防尘技术的实践与应用[J].科技风，2012.
　　[4] 牛小森.煤矿采掘作业面综合防尘与防尘技术应用[J].科技创新与应用，2013.
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