综采工作面综合防尘技术浅析

来源:用户上传      作者: 韩栋

　　【摘 要】本文以淮北矿业集团许疃煤矿7214综采工作面为例，浅析矿井防尘存在的问题、产生粉尘的主要因素、采取的综合防尘措施及取得的综合防尘效果。
　　【关键词】矿井防尘；产尘因素；治理措施与效果
　　1.矿井防尘工作的现状
　　综采机械化采煤是现在较为普遍采煤方法，具有高产、高效、低耗、劳动强度低和经济效益好等优点。但是，综采高浓度粉尘对作业人员身体状况及矿井灾害的发生起着重要的因素。因此，我们必须认真做好综采工作面防尘工作，这也是矿井安全生产管理中需要解决难题之一。
　　针对综采工作面的煤尘治理，在我们实际工作中采用了煤层注水、煤机内外喷雾、架间喷雾、工作面系统转载点安设喷雾系统等措施。但是，粉尘浓度仍较高。
　　2.综采工作面产尘的原因
　　综采工作面是煤矿井下作业人员和电器机械设备高度集中的工作场所，也是连续产尘强度较大的作业场所。综采的各项工序中都会产生大量煤尘和岩尘，特别是在采煤机割煤、移架、运输机的载运和转载以及工作面掉顶、片帮等都会产生大量粉尘。其中，采煤机割煤是最主要的尘源。
　　2.1综采工作面采煤机作业产尘及煤尘浓度分布
　　当采煤机滚筒切割媒体以及由螺旋叶片或涡形管进一步破碎时，都会生成大量煤尘。其产尘来源于：①截割煤时，截齿刀尖前的煤被压实而成压固核当接触力增加到极限值时，压固核被压碎产生煤尘。②大块煤采落后紧跟在后面的截齿切割厚度减少，增加了产尘量。③被割下和被滚筒抛出的煤，在弹性恢复时沿裂缝继续分离成更小煤块，同时产生煤尘。④截齿磨钝后，各刃面变成了弧面，与煤碾压和摩擦产生粉尘。⑤截齿对煤体的冲击、割下来的煤相互碰撞及滚筒螺旋叶片装煤时的二次破碎产生煤尘。
　　采煤机在工作面的移动，这就决定了工作面煤尘浓度分布的不均匀性，工作面任一位置的煤尘浓度都将随采煤机的位置变化而在时间和空间上不断变化。
　　采煤机产尘强度及其在工作面的分布规律，与采煤机本身的机械参数和工状况有关，如采煤机滚筒截齿结构和数目、滚筒转速、采煤机牵引速度、截深、机体上安置的喷雾装置的降尘效率以及采煤机是采用单向或双向割煤作业方式等。
　　根据实测数据，当煤机进行顺风切割时，煤尘浓度由前滚筒开始沿顺风方向急剧增高，当采煤机逆风切割时，沿顺风方向煤尘浓度不断减小，在离开滚筒两支架的位置，煤尘浓度达到最低值之后，沿顺风方向煤尘浓度又逐渐增加。因此，不论采用哪种切割方式后滚筒四周的煤尘浓度都最低，其值约为前滚筒位置煤尘浓度的50%-60%，这主要是由于采煤机喷雾系统发生效力的缘故。
　　在采煤机回风侧的煤尘浓度最低点之后，煤尘浓度又逐渐增高，直至在某点达到最高值，该点称为煤尘浓度最高点，其值约为前滚筒位置的2-3倍，超过该点，煤尘浓度随与采煤机的距离增加而减少。
　　煤尘浓度最高点与采煤机的距离，取决于含尘风流的煤尘浓度、风速以及浮游煤尘的粒径和重率。浮游煤尘的浓度越高、风速越小，则煤尘浓度最高点与采煤机间的距离愈小。
　　2.2移架产尘及工作面粉尘浓度分布
　　液压支架的支护作业时工作面尘源之一。由移架所产生的呼吸性粉尘占采煤机司机位置的36%。移架产尘量的大小受多种因素影响，但最主要的直接顶板条件。移架产尘量的多少与顶板强度成反比、与工作面所在区段的上覆顶板岩层厚度成正比。
　　在移架的过程中每一操作步骤所产生的粉尘量不尽相同。在破碎顶板和稳定顶板条件下实测浮游粉尘浓度的结果是当支架前移、生架与降架时前者是后者的2倍和8倍左右。因此，对具有不稳定的或破碎顶板的工作面采取有效的抑尘措施更为重要。
　　综上所述，造成综采工作面高的粉尘浓度的主要原因是采煤机割煤、工作面移架。
　　3.许疃矿7214综采工作面实施的综合防尘措施
　　为解决综采工作面综合防尘存在问题，在矿井开采7214综采工作面时，采取了以下综合防尘措施。
　　3.1煤层注水
　　采用浅孔动压注水和深孔动压注水相结合的方式，工作面浅孔动压注水采用双排眼错列分布，垂直煤壁大钻孔注水，注水眼距为5m，排距0.8m，注水孔深为工作面两个圆班的推进量，一般为4-6m，工作面深孔静压注水采用从工作面的运输巷和回风巷沿煤层倾斜方向平行于工作面打注水孔，运输巷和回风巷注水孔交错布置，孔长均占工作面斜长的1/2，一般为40-60m，钻孔直径为40-50mm，开孔位置距顶板四分之一煤层厚度，钻孔间距为10m，扩大湿润区域，经实测湿润半径为R=5-8m，消除工作面注水盲点，煤体湿润均匀，注水与回采互不干扰。
　　3.2综采工作面设备选型
　　7214工作面设备选型时考虑到工作面防尘，液压支架采用ZY6800-19/40型，采煤机选用MG920/3300-WD型，滚筒直径2.0m截深0.6m，工作面采高为2.8m，避免煤机截齿采用镐齿形、切向安装，具有气力强度大，齿数少，负荷平稳，具有产尘量少优点。
　　3.3采煤机喷雾系统
　　采煤喷雾系统采用内、外喷雾相结合的措施，内喷雾水雾粒径在200um以下，水雾的扩散角小，喷嘴距尘源距离为0.5m，喷嘴距截齿100-150mm。外喷雾采用GCMJPW-1风水喷雾，水由安装在截割部的固定箱上的风水喷雾器喷出，形成水雾覆盖尘源，从而时粉尘湿润沉降。由于悬浮的煤尘含有极细的尘粒，加之在表面上覆盖了一层瓦斯或空气膜，很难使其受湿润而沉降下来，因此，采用风水喷雾，喷出的水雾粒径小，粒径的运动速度高，水雾的覆盖面积大，水雾密度大等优点。为确保喷雾系统更好的发挥降尘效果，在其风、水进路管中安设过滤器，确保喷雾流量及射程。安装风水喷雾器有效射程2-3m。
　　3.4采用合理的通风技术及最佳排尘风速
　　研究发现，煤层注水后煤体水分增加1%时，最优排尘风速要增加0.1-0.5m/s，7214工作面通过通风系统调整，排尘风速为2.0-3.0m/s。
　　3.5工作面系统
　　喷雾降尘在7214工作面转载点安设自动和手动喷雾两套装置进行降尘，自动喷雾原理是当输送机上无煤或少煤时，摆杆处于垂直或稍偏离垂直位置，此时开关处于闭合状态，不喷雾，运输机上有煤时，在转载处抛出撞击摆杆时开关处于断开状态，与供水管路连通，开始喷雾，并在运输机巷每个50m和工作面进风流和回风流中安设净化喷雾进行降尘，更好净化工作面系统风流中煤尘。
　　3.6供水管路净化装置综采工作面
　　综合防尘措施，需要可靠的供水系统，并保证防尘供水水质要求，防止喷雾系统出现堵塞现象，在工作面供水管路中安设过滤器净化供水系统，在日常管理中，要对过滤器每星期进行清洗更换过滤网。
　　3.7工作面回风流安设捕尘装置
　　工作面回风流安设移动式捕尘纱门，净化工作面回风系统的空气质量。安装纱门需要考虑工作面过车下料及行人的通过，可随工作面推进而移动，一般距工作面风巷超前支护约15-30m处设置，防尘效果较好。
　　4.效果分析
　　通过改变工作面浅孔动压注水参数、工作面运输巷、风巷双向深孔注水、供水管路安设过滤装置、外喷雾采用风水喷雾器、转载点安设自动喷雾装置、增设工作面系统净化喷雾、工作面风巷装置捕尘纱门等综合防尘措施，结果7214作面采用综合防尘措施前后，综采工作面割煤产生的粉尘大幅降低，收到效果良好。
　　【参考文献】
　　[1]李伟.等.淮北矿业集团优秀论文汇编[S].
　　[2]郑光相.矿尘防治技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.
　　[3]张登明.煤炭开采方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.
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