厚煤層綜放工作面綜合防塵技術(shù)研究

楊兆祺

（山西靈石紅杏鑫鼎泰煤業(yè)有限公司，山西 靈石 031304）

厚煤層綜放工作面綜合防塵技術(shù)研究

楊兆祺

（山西靈石紅杏鑫鼎泰煤業(yè)有限公司，山西 靈石 031304）

通過對厚煤層綜放工作面產(chǎn)塵特點進行分析，提出了具有針對性、實效性的綜合防塵、降塵技術(shù)措施，并應(yīng)用科學(xué)管理方法，為改善工作面作業(yè)環(huán)境和實現(xiàn)綜放面安全、高效開采創(chuàng)造有利條件。

綜放工作面；粉塵濃度；防塵措施；科學(xué)管理

1 問題的提出

綜采放頂煤是現(xiàn)在我國開采厚煤層的主要采煤方法，較分層開采具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢。該采煤工藝具有高產(chǎn)、高效、低耗和勞動強度低等優(yōu)點，但同時工作面產(chǎn)塵量大，粉塵濃度高，給作業(yè)人員身體健康和工作面安全生產(chǎn)帶來了嚴重威脅。我國煤礦安全規(guī)程規(guī)定粉塵中游離Si02含量小于10%時，總粉塵最高容許濃度為10mg/m3，呼吸性粉塵最高容許濃度為3.5mg/m3，但目前大多煤礦綜放工作面很難達到這個標準。綜放工作面由于其開采工藝自身特點，增加了放煤、后溜、后部轉(zhuǎn)載點及后部破碎機等，粉塵濃度比普通綜采高幾百到幾千mg/m3。因此，必須對綜放工作面的粉塵實行綜合治理。

2 綜放工作面的產(chǎn)塵特點

與普通綜采相比，放頂煤工作面除具有一般綜采工作面的產(chǎn)塵特點外，由于增加了放煤工藝，在塵源和粉塵的分布上帶來了一些新的特點：

綜放工作面煤塵濃度均高于一般綜采工作面，若未采取任何防塵措施，最大產(chǎn)塵濃度高可達5 000～6000mg/m3。放煤產(chǎn)塵在整個作業(yè)期間持續(xù)的時間長。綜放面變普通綜采面的單一煤流為割煤、放煤兩個煤流，增加了煤炭在工作面運輸過程中的產(chǎn)塵量。放煤處放下的頂煤塊度大、數(shù)量多，破碎機破碎量增多，破碎機處產(chǎn)塵量增多。移架時產(chǎn)塵發(fā)生了變化，即普通綜采工作面支架上面為頂板巖層，架間漏矸少、產(chǎn)塵量少，在綜放工作面支架上面為破碎的頂煤，架間漏煤多，產(chǎn)塵量大。

因此，綜放工作面具有塵源多、產(chǎn)塵強度大、持續(xù)時間長等特點，比普通綜采工作面的煤塵濃度大，防塵難度也大等特點。

3 綜放工作面綜合防塵技術(shù)措施

3.1 減少和抑制塵源產(chǎn)塵量

3.1.1 預(yù)先濕潤煤體防塵技術(shù)

煤層注水是一項重要的預(yù)先濕潤煤體技術(shù)，也是防治煤塵最主動、最有效的治本措施之一。煤的產(chǎn)塵能力是表征煤在外力作用下產(chǎn)生微細粉塵的能力。它與煤的本身性質(zhì)有關(guān)，同時還與煤的水分含量及賦存條件等因素有關(guān)。煤的產(chǎn)塵能力越小，表明煤層開采時的粉塵產(chǎn)生量也就越小。對于變質(zhì)程度和賦存條件一定的煤層而言，煤的產(chǎn)塵能力主要取決于煤的水分含量。煤層注水防塵就是通過提高煤的水分含量，以達到降低煤的產(chǎn)塵能力之目的。

3.1.2 改進或選擇合理的采煤機截割機構(gòu)及工作參數(shù)減少煤塵

采煤機的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要表現(xiàn)在截齒及其安裝上。在截割過程中，截齒的類型、尺寸、數(shù)量、銳度及安裝方向等都與產(chǎn)塵量有密切關(guān)系。在滿足強度要求的情況下，采用窄截齒，減少齒數(shù)，增大齒距，可減少產(chǎn)塵量。和采用徑向安裝相比，截齒采用切向安裝時，吃力強度大，齒數(shù)少，負荷平穩(wěn)、產(chǎn)生煤塵較少。為減少截齒對煤體的碾壓和摩擦，截齒受到磨損后，在前角減到零之前必須換新截齒，否則將會因阻力急劇增大而產(chǎn)塵量增大。

采煤機的牽引速度、滾筒轉(zhuǎn)速及截齒的截割深度是采煤機的主要工作參數(shù)。在給定采煤設(shè)備的條件小，合理選擇采煤機的工作參數(shù)對降低采煤機的產(chǎn)塵量也起著重要的作用。實踐證明，低速深截割消除了大量的煤屑，減少了煤塊總的表面積，使采煤機功率消耗降低，可以顯著地減少截煤時產(chǎn)生的煤塵數(shù)量。此外，低速旋轉(zhuǎn)使截盤的扇風(fēng)作用減弱，從而減少煤塵循環(huán)及其對設(shè)備的研磨現(xiàn)象。

3.2 降低礦井風(fēng)流中的懸浮粉塵

3.2.1 采煤機組內(nèi)外高壓噴霧降塵

目前采煤機滾筒上雖然都裝有內(nèi)外噴霧裝置，但由于井下水質(zhì)銹蝕、粉塵堵塞，井下供水壓力低，以及在管理上重視不夠等原因，常常導(dǎo)致采煤機原有內(nèi)、外噴霧系統(tǒng)不能正常工作，甚至形同虛設(shè)，嚴重影響降塵效果。為更好地減少割煤過程中產(chǎn)生的粉塵，在保留原采煤機外噴霧系統(tǒng)的情況下，改進外噴霧。一種方法是增加以“雙水環(huán)”為主的外噴霧系統(tǒng)。該外噴霧系統(tǒng)共有兩部分組成：一是在采煤機機身左右兩端各加一組“雙水環(huán)”噴霧，各有8～9個噴頭，向滾筒噴射，它既能捕捉采煤機截煤時所產(chǎn)生的粉塵，又能捕捉采煤機裝煤和破碎大塊煤時所產(chǎn)生的粉塵。二是在采煤機前后搖臂上各加一組噴霧，分別安裝6～7個噴頭，直接向采煤機滾筒塵源噴霧，捕捉粉塵。另一種方法是增加采煤機“徑向霧屏裝置”，在采煤機兩搖臂上分別安設(shè)一組徑向霧屏裝置，每一組徑向霧屏由2個金屬空腔組成。金屬空腔1呈長方形，有5個噴頭。金屬空腔2呈弧形，有4個噴頭。該裝置安裝在搖臂上，即接近塵源，又不易被破壞，并能封閉塵源加以捕獲，是一種較理想的采煤機降塵裝置。

3.2.2 實現(xiàn)放煤、移架的自動高壓噴霧降塵

放煤作業(yè)時產(chǎn)塵量大，產(chǎn)塵的部位在支架后部刮板輸送機處，支架后部風(fēng)速小，約為工作面主風(fēng)流風(fēng)速的1/3，放煤時產(chǎn)生的粉塵大部分隨風(fēng)流向下風(fēng)側(cè)鄰架擴散。另外，液壓支架在降柱、移架和升柱過程中，都要產(chǎn)生大量粉塵。為了加強放煤口防塵，還應(yīng)實現(xiàn)下風(fēng)側(cè)鄰架和本架同時噴霧，這樣可進一步促使粉塵沉降。液壓支架噴霧降塵噴頭安裝位置見圖1。在前噴霧點設(shè)2個噴嘴，移架時可以對靠工作面煤壁側(cè)的粉塵加以控制。同時，還可以作為隨機水幕；后噴霧點設(shè)2個噴嘴，分別設(shè)于支架兩前連桿上，位于前連桿中部，控制支架后側(cè)空間的粉塵。

圖1 液壓支架噴霧示意圖

3.2.3 轉(zhuǎn)載機-破碎機封閉-噴霧降塵

轉(zhuǎn)載機-破碎機通常是運輸順槽內(nèi)的主要產(chǎn)塵點，也是采煤工作面進風(fēng)流污染的主要原因。因此在工作面膠帶順槽中，封閉轉(zhuǎn)載機-破碎機的塵源，在該區(qū)域進出口處安設(shè)噴頭噴霧，手動閥門控制，同時在各皮帶、轉(zhuǎn)載輸送機轉(zhuǎn)載處全部安裝觸控自動噴霧裝置，可以顯著降低粉塵。圖2給出的是一個轉(zhuǎn)載機-破碎機系統(tǒng)的降塵裝置。

圖2 轉(zhuǎn)載機-破碎機的噴霧降塵布置

3.2.4 工作面進、回風(fēng)順槽安裝凈化水幕凈化風(fēng)流

在距工作面50 m左右的進、回風(fēng)順槽內(nèi)，選擇支護完好、壁面平整的巷道段安設(shè)第一道水幕，然后再在距第一道水幕50 m的進回風(fēng)巷中設(shè)置第二道水幕。在開采過程中始終保持進、回風(fēng)巷內(nèi)有2～3處凈化水幕。凈化水幕應(yīng)保證水霧能密實過濾風(fēng)流全斷面，并連續(xù)不間斷地噴霧，從而達到降塵的目的。

3.3 合理的通風(fēng)技術(shù)

通過選擇工作面合理的通風(fēng)方式、通風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)流方向、通風(fēng)參數(shù)和安裝簡易的通風(fēng)設(shè)施，可以有效降低工作面的粉塵濃度。實踐研究表明，在相同條件下壓入式通風(fēng)比抽出式通風(fēng)的粉塵濃度大約要低45%左右，工作面采用下行通風(fēng)后，各工序的煤塵濃度都明顯地比上行通風(fēng)少，平頂山煤礦某工作面采用下行通風(fēng)最大降塵率為48.1%，最小降塵率為19.5%；根據(jù)開采煤體的水分、采煤機的割煤能力和采取的其他防塵措施的差異，選取相應(yīng)的最佳排塵風(fēng)速，可以有效降低工作面的二次揚塵。為保證工作面有足夠風(fēng)量和合理風(fēng)速，必須杜絕工作面的漏風(fēng)，因此應(yīng)在工作面適當位置安裝簡易通風(fēng)設(shè)施，如設(shè)置采空區(qū)風(fēng)簾、人行道風(fēng)簾、切口風(fēng)簾等，達到最佳通風(fēng)除塵的目的。

3.4 提高個體防護，加強科學(xué)管理

井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采取防塵措施后，仍有少量細微粉塵懸浮于空氣中，所以加強個體防護是綜合防塵措施的一個重要方面。嚴格落實科學(xué)管理體制，應(yīng)用科學(xué)管理方法，加強員工技術(shù)培訓(xùn)工作，提高作業(yè)人員素質(zhì)，使煤礦各生產(chǎn)場所粉塵濃度達到最低標準。

4 結(jié)語

目前，我國厚煤層綜放開采所占比重越來越大，隨著綜放面產(chǎn)量大幅度提高，綜放面粉塵濃度也相應(yīng)增大。為了保障井下工人的身體健康，促進工作面安全生產(chǎn)，綜放面應(yīng)重點加強煤層注水、采煤機內(nèi)外高壓噴霧、移架和放煤的自動高壓噴霧、破碎機的封閉高壓噴霧、轉(zhuǎn)載點噴霧和上下順槽的水幕降塵，以及合理供風(fēng)，控制風(fēng)速等簡單的技術(shù)措施。并且要加強綜合防塵的組織管理與安全技術(shù)管理，加強防塵技術(shù)科研攻關(guān)，逐步實現(xiàn)井下防塵裝備現(xiàn)代化，使厚煤層綜放開采的防治粉塵工作取得良好的成效。

[1]劉鵬飛.綜采放頂煤工作面的綜合防塵技術(shù)[J].煤炭技術(shù)，2008,27（10）.

[2]史國躍，王永林.大采高綜放工作面綜合防塵技術(shù)應(yīng)用[J].煤，2008,17（7）.

[3]王桂明，張嘉勇，鞏學(xué)敏.綜放工作面綜合防塵技術(shù)研究[J].2006,25（11）.

Abstract:On the analysis of dust features of fully-mechanized working face in thick coal seams,the paper presents relevant,effective,and comprehensive dust prevention and removal technical measures.Combined with scientific management,the measure creates the condition for improving environment and realizing safety and efficient mining on the fully-mechanized working faces.

Keywords:fully-mechanized working face;dust concentration;dust prevention measures;scientific management

編輯：徐樹文

Comprehensive Dust-Prevention Research on Thick Coal Seam of Fully-Mechanized Working Face

YANG Zhao-qi

（Hongxing Xindingtai Coal Co.Ltd.,Lingshi Shanxi,031304,China）

TD714+.4

A

1672-5050（2010）06-0050-03

2010-03-25

楊兆祺（1962—），男，山西平遙人，大專，工程師，從事煤礦生產(chǎn)安全技術(shù)管理工作。