綜采面防塵技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要 本研究就是針對煤礦井下粉塵綜合防治技術(shù)規(guī)范的要求和煤礦綜采面的實(shí)際情況，從噴霧動力系統(tǒng)，高壓引射噴霧裝置，智能跟蹤高壓噴霧降塵裝置；液壓支架自動噴霧降塵裝置（移駕和放煤）人手，在引射噴霧和跟蹤噴霧的作用下，避免了含塵氣流污染采煤司機(jī)的工作區(qū)間和向人行道空間擴(kuò)散，同時將風(fēng)流中的粉塵降下來，取得了良好的控制含塵風(fēng)流及降塵的效果。

關(guān)鍵詞 綜采面；防塵技術(shù)

中圖分類號 TD714 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0172-02

隨著采煤機(jī)械化水平的提高，工作面的產(chǎn)塵量也隨之增大，據(jù)測定，在無防塵措施的條件下，綜采工作面粉塵濃度高達(dá)3000 mg/m3～4000 mg/m3，個別可達(dá)8000 mg/m3，巨大的產(chǎn)塵量使工作面作業(yè)環(huán)境的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化，大量的煤塵在巷道中沉積，成為礦井安全生產(chǎn)的重大隱患。

1 綜采面綜合防塵技術(shù)研究系統(tǒng)組成

綜采面綜合防塵技術(shù)研究系統(tǒng)由噴霧動力系統(tǒng)包括噴霧泵、安全閥、安全調(diào)壓閥、過濾器、減壓閥、溢流閥等組成；高壓引射噴霧裝置（上風(fēng)側(cè)）；智能跟蹤高壓噴霧降塵裝置（下風(fēng)側(cè)）；液壓支架自動噴霧降塵裝置（移駕和放煤）四部分組成，見圖1。

2 綜采面綜合防塵技術(shù)研究系統(tǒng)原理

2.1 新型高壓引射噴霧裝置和塵源智能跟蹤高壓噴霧降塵的原理

傳統(tǒng)外噴霧采用逆風(fēng)噴霧的方式，有在采煤機(jī)前端產(chǎn)生渦流迫使含塵氣流向人行道擴(kuò)散的缺點(diǎn)，新型的噴霧降塵方法采用順風(fēng)引射的方式，可將含塵氣流引向煤壁，避免渦流產(chǎn)生并提高其降塵效果（圖2）；利用高壓引射噴霧的方法將采煤機(jī)滾筒附近的含塵氣流引向煤壁，并將含塵風(fēng)流中的粉塵捕集下來，最終達(dá)到控制和凈化采煤機(jī)含塵風(fēng)流目的的。

采煤機(jī)射外噴高壓引霧是從平面上對滾筒形成水霧包圍圈，當(dāng)風(fēng)流大、開采強(qiáng)度大、產(chǎn)塵強(qiáng)度高時，滾筒產(chǎn)生的部分粉塵會沿滾筒下風(fēng)側(cè)運(yùn)動，必須采用塵源智能跟蹤高壓噴霧，由上而下地對滾筒及滾筒下風(fēng)側(cè)實(shí)施高壓噴霧，形成三維“立體”控塵，才能有效的治理采煤工作面的粉塵。該技術(shù)是對采煤機(jī)滾筒割煤時產(chǎn)塵的粉塵自動跟蹤噴霧，保證對采煤內(nèi)機(jī)前、后滾筒處和滾筒下風(fēng)流處始終在高壓噴霧的控制范圍之內(nèi)。

圖2 新型采煤機(jī)高壓引射控制噴霧降塵的原理

噴霧參數(shù)的確定：根據(jù)噴霧前后流場的測定，其變化規(guī)律均是人行道風(fēng)速由大變小，機(jī)面風(fēng)速由小變大，這說明在新型噴霧系統(tǒng)的引射作用下，人行道始終有部分風(fēng)流向煤壁方向流動，可將含塵氣流引向煤壁，并且形成一種氣流屏障，可以抑制含塵氣流向人行道擴(kuò)散，要到達(dá)最好，將各種參數(shù)確定如下。

在噴嘴已選定的情況下流量隨壓力按一定的比例關(guān)系而變化，根據(jù)現(xiàn)場測試，噴霧壓力為0.8 MPa～1.2 MPa之間是最好的。

噴霧總流量在壓力一定以后，隨機(jī)型大小所布置噴嘴多少、噴嘴型號的不同而不一樣。根據(jù)幾次試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)， 流量應(yīng)控制在60 L/min～100 L/min范圍內(nèi)較為合適，過大噴霧泵難以滿足，過小難于達(dá)到較好的引射作用和降塵效果。

采場風(fēng)速對降塵效果的影響，隨著采場風(fēng)速的增高，噴霧引射的作用相對地減弱，因而降塵效果隨之降低。1.5 m/s～4 m/s的采場風(fēng)速在工作面中應(yīng)用更為適宜。

噴嘴的角度一般安裝平面角度30℃較為合適。

2.2 液壓支架自動噴霧降塵原理

綜合工作面的液壓支架在降柱、前移過程中，產(chǎn)生的粉塵量要占整個工作面產(chǎn)塵量的30%左右，有的高達(dá)900 mg/m3～1600 mg/m3，要降低綜采工作面的粉塵，絕不能忽視對液壓支架在降柱、前移過程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行治理，它是綜采綜合防塵中必不可少的一項(xiàng)措施。

自動噴霧降塵原理：液壓支架自動噴霧主要靠聯(lián)動閥來實(shí)現(xiàn)，液壓支架降柱時，降柱油路中分出一股乳化油進(jìn)入聯(lián)動閥座的降柱油孔后， 打開控制水路的閥芯，使噴霧水接通，支架各噴霧點(diǎn)開始噴霧；此時支架又進(jìn)入移架，噴霧繼續(xù)；當(dāng)支架升柱時，升柱油路中分出的一股乳化油進(jìn)入聯(lián)動閥閥座升柱油口，使控制水路的閥芯關(guān)閉，從而封死了水路，支架則停止了噴霧，一架支架的自動噴霧就此完成；液壓支架放煤時，放煤口的噴霧自動打開，停止放煤時則噴霧自動停止。

必須在頂梁的前部、支架間和支架的尾部三處布置噴霧點(diǎn)。

自動噴霧降塵裝置主要技術(shù)參數(shù)：適應(yīng)噴霧水壓

0.55 MPa～1.5 MPa；每架噴霧點(diǎn)數(shù)根據(jù)頂板巖性、支架架型、塵源大小和供風(fēng)風(fēng)速確定，一般一架支架噴霧點(diǎn)3-5個，噴嘴數(shù)量以3～ 5個為宜；每架噴霧流量按供水壓力范圍和噴嘴數(shù)確定，為17 L/min～30 L/min；每架噴霧時間與支架降柱、移架、升柱時間相同；供水系統(tǒng)阻力損失按每架最大流量30 L/min考慮，小于2.5 MPa；操縱方式與支架的操縱方式相同。

3 應(yīng)用情況

陽煤一礦8201綜放工作面產(chǎn)塵方式以滾筒割煤、落煤沖擊產(chǎn)塵和落煤揚(yáng)塵為主，司機(jī)位置風(fēng)速為3.9 m/s至5.3 m/s，司機(jī)處總粉塵平均濃度為9418 mg/m3，采煤機(jī)下風(fēng)10 m人行道位置總粉塵平均濃度為6652 mg/m3。該工作面還具有瓦斯?jié)舛雀?、風(fēng)量大、風(fēng)速高、產(chǎn)塵濃度大等特點(diǎn)，粉塵治理難度相對比較大。該技術(shù)在陽煤一礦8201工作面實(shí)施后，降塵效果顯著，對采煤機(jī)司機(jī)處，采煤機(jī)下風(fēng)10米處的粉塵進(jìn)行了有效控制。測試數(shù)據(jù)如下：

4 結(jié)論

綜合防塵在采煤機(jī)司機(jī)處的降塵率為88%，回風(fēng)巷中距采面10 m處為85%，綜采面塵源的綜合防塵措施，有良好的抑降塵效果；新型高壓引射噴霧裝置和塵源智能跟蹤高壓噴霧降塵具有明顯的控制含塵氣流的作用，可以提高降塵效果；液壓支架自動噴霧裝置可以準(zhǔn)確地達(dá)到移架開始噴霧、移架終了停止噴霧的目的并對移架產(chǎn)生的粉塵有良好的降塵作用；

參數(shù)可方便地設(shè)定；適應(yīng)水壓高（0.8 MPa～1.2 MPa）；控制先進(jìn)，采用單片機(jī)控制而非電路控制；整套系統(tǒng)安全性能好。

參考文獻(xiàn)

[1]王晉育等.\"綜采工作面綜合防塵技術(shù)研究\"，煤炭工程師，1990，6.

[2]潘宏.\"綜采工作面采煤機(jī)防塵技術(shù)的實(shí)踐與認(rèn)識\"，礦業(yè)安全與環(huán)保，2010，8.

[3]煤礦井下粉塵綜合防治技術(shù)規(guī)范[J].2006.

[4]煤礦作業(yè)場所職業(yè)危害防治規(guī)定(試行)[J].

作者簡介

梁怡芳（1967—）女，山西太原人，高級工程師，畢業(yè)于河北工程大學(xué)暖通專業(yè)，從事暖通理論研究和設(shè)計(jì)工作。