綜采工作面綜合防塵技術淺析
2013-05-30 04:52:44韓棟
韓棟
【摘 要】本文以淮北礦業(yè)集團許疃煤礦7214綜采工作面為例，淺析礦井防塵存在的問題、產(chǎn)生粉塵的主要因素、采取的綜合防塵措施及取得的綜合防塵效果。
【關鍵詞】礦井防塵；產(chǎn)塵因素；治理措施與效果
1.礦井防塵工作的現(xiàn)狀
綜采機械化采煤是現(xiàn)在較為普遍采煤方法，具有高產(chǎn)、高效、低耗、勞動強度低和經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。但是，綜采高濃度粉塵對作業(yè)人員身體狀況及礦井災害的發(fā)生起著重要的因素。因此，我們必須認真做好綜采工作面防塵工作，這也是礦井安全生產(chǎn)管理中需要解決難題之一。
針對綜采工作面的煤塵治理，在我們實際工作中采用了煤層注水、煤機內(nèi)外噴霧、架間噴霧、工作面系統(tǒng)轉(zhuǎn)載點安設噴霧系統(tǒng)等措施。但是，粉塵濃度仍較高。
2.綜采工作面產(chǎn)塵的原因
綜采工作面是煤礦井下作業(yè)人員和電器機械設備高度集中的工作場所，也是連續(xù)產(chǎn)塵強度較大的作業(yè)場所。綜采的各項工序中都會產(chǎn)生大量煤塵和巖塵，特別是在采煤機割煤、移架、運輸機的載運和轉(zhuǎn)載以及工作面掉頂、片幫等都會產(chǎn)生大量粉塵。其中，采煤機割煤是最主要的塵源。
2.1綜采工作面采煤機作業(yè)產(chǎn)塵及煤塵濃度分布
當采煤機滾筒切割媒體以及由螺旋葉片或渦形管進一步破碎時，都會生成大量煤塵。其產(chǎn)塵來源于：①截割煤時，截齒刀尖前的煤被壓實而成壓固核當接觸力增加到極限值時，壓固核被壓碎產(chǎn)生煤塵。②大塊煤采落后緊跟在后面的截齒切割厚度減少，增加了產(chǎn)塵量。③被割下和被滾筒拋出的煤，在彈性恢復時沿裂縫繼續(xù)分離成更小煤塊，同時產(chǎn)生煤塵。④截齒磨鈍后，各刃面變成了弧面，與煤碾壓和摩擦產(chǎn)生粉塵。⑤截齒對煤體的沖擊、割下來的煤相互碰撞及滾筒螺旋葉片裝煤時的二次破碎產(chǎn)生煤塵。
采煤機在工作面的移動，這就決定了工作面煤塵濃度分布的不均勻性，工作面任一位置的煤塵濃度都將隨采煤機的位置變化而在時間和空間上不斷變化。
采煤機產(chǎn)塵強度及其在工作面的分布規(guī)律，與采煤機本身的機械參數(shù)和工狀況有關，如采煤機滾筒截齒結構和數(shù)目、滾筒轉(zhuǎn)速、采煤機牽引速度、截深、機體上安置的噴霧裝置的降塵效率以及采煤機是采用單向或雙向割煤作業(yè)方式等。
根據(jù)實測數(shù)據(jù)，當煤機進行順風切割時，煤塵濃度由前滾筒開始沿順風方向急劇增高，當采煤機逆風切割時，沿順風方向煤塵濃度不斷減小，在離開滾筒兩支架的位置，煤塵濃度達到最低值之后，沿順風方向煤塵濃度又逐漸增加。因此，不論采用哪種切割方式后滾筒四周的煤塵濃度都最低，其值約為前滾筒位置煤塵濃度的50%-60%，這主要是由于采煤機噴霧系統(tǒng)發(fā)生效力的緣故。
在采煤機回風側(cè)的煤塵濃度最低點之后，煤塵濃度又逐漸增高，直至在某點達到最高值，該點稱為煤塵濃度最高點，其值約為前滾筒位置的2-3倍，超過該點，煤塵濃度隨與采煤機的距離增加而減少。
煤塵濃度最高點與采煤機的距離，取決于含塵風流的煤塵濃度、風速以及浮游煤塵的粒徑和重率。浮游煤塵的濃度越高、風速越小，則煤塵濃度最高點與采煤機間的距離愈小。
2.2移架產(chǎn)塵及工作面粉塵濃度分布
液壓支架的支護作業(yè)時工作面塵源之一。由移架所產(chǎn)生的呼吸性粉塵占采煤機司機位置的36%。移架產(chǎn)塵量的大小受多種因素影響，但最主要的直接頂板條件。移架產(chǎn)塵量的多少與頂板強度成反比、與工作面所在區(qū)段的上覆頂板巖層厚度成正比。
在移架的過程中每一操作步驟所產(chǎn)生的粉塵量不盡相同。在破碎頂板和穩(wěn)定頂板條件下實測浮游粉塵濃度的結果是當支架前移、生架與降架時前者是后者的2倍和8倍左右。因此，對具有不穩(wěn)定的或破碎頂板的工作面采取有效的抑塵措施更為重要。
綜上所述，造成綜采工作面高的粉塵濃度的主要原因是采煤機割煤、工作面移架。
3.許疃礦7214綜采工作面實施的綜合防塵措施
為解決綜采工作面綜合防塵存在問題，在礦井開采7214綜采工作面時，采取了以下綜合防塵措施。
3.1煤層注水
采用淺孔動壓注水和深孔動壓注水相結合的方式，工作面淺孔動壓注水采用雙排眼錯列分布，垂直煤壁大鉆孔注水，注水眼距為5m，排距0.8m，注水孔深為工作面兩個圓班的推進量，一般為4-6m，工作面深孔靜壓注水采用從工作面的運輸巷和回風巷沿煤層傾斜方向平行于工作面打注水孔，運輸巷和回風巷注水孔交錯布置，孔長均占工作面斜長的1/2，一般為40-60m，鉆孔直徑為40-50mm，開孔位置距頂板四分之一煤層厚度，鉆孔間距為10m，擴大濕潤區(qū)域，經(jīng)實測濕潤半徑為R=5-8m，消除工作面注水盲點，煤體濕潤均勻，注水與回采互不干擾。
3.2綜采工作面設備選型
7214工作面設備選型時考慮到工作面防塵，液壓支架采用ZY6800-19/40型，采煤機選用MG920/3300-WD型，滾筒直徑2.0m截深0.6m，工作面采高為2.8m，避免煤機截齒采用鎬齒形、切向安裝，具有氣力強度大，齒數(shù)少，負荷平穩(wěn)，具有產(chǎn)塵量少優(yōu)點。
3.3采煤機噴霧系統(tǒng)
采煤噴霧系統(tǒng)采用內(nèi)、外噴霧相結合的措施，內(nèi)噴霧水霧粒徑在200um以下，水霧的擴散角小，噴嘴距塵源距離為0.5m，噴嘴距截齒100-150mm。外噴霧采用GCMJPW-1風水噴霧，水由安裝在截割部的固定箱上的風水噴霧器噴出，形成水霧覆蓋塵源，從而時粉塵濕潤沉降。由于懸浮的煤塵含有極細的塵粒，加之在表面上覆蓋了一層瓦斯或空氣膜，很難使其受濕潤而沉降下來，因此，采用風水噴霧，噴出的水霧粒徑小，粒徑的運動速度高，水霧的覆蓋面積大，水霧密度大等優(yōu)點。為確保噴霧系統(tǒng)更好的發(fā)揮降塵效果，在其風、水進路管中安設過濾器，確保噴霧流量及射程。安裝風水噴霧器有效射程2-3m。
3.4采用合理的通風技術及最佳排塵風速
研究發(fā)現(xiàn)，煤層注水后煤體水分增加1%時，最優(yōu)排塵風速要增加0.1-0.5m/s，7214工作面通過通風系統(tǒng)調(diào)整，排塵風速為2.0-3.0m/s。
3.5工作面系統(tǒng)
噴霧降塵在7214工作面轉(zhuǎn)載點安設自動和手動噴霧兩套裝置進行降塵，自動噴霧原理是當輸送機上無煤或少煤時，擺桿處于垂直或稍偏離垂直位置，此時開關處于閉合狀態(tài)，不噴霧，運輸機上有煤時，在轉(zhuǎn)載處拋出撞擊擺桿時開關處于斷開狀態(tài)，與供水管路連通，開始噴霧，并在運輸機巷每個50m和工作面進風流和回風流中安設凈化噴霧進行降塵，更好凈化工作面系統(tǒng)風流中煤塵。
3.6供水管路凈化裝置綜采工作面
綜合防塵措施，需要可靠的供水系統(tǒng)，并保證防塵供水水質(zhì)要求，防止噴霧系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，在工作面供水管路中安設過濾器凈化供水系統(tǒng)，在日常管理中，要對過濾器每星期進行清洗更換過濾網(wǎng)。
3.7工作面回風流安設捕塵裝置
工作面回風流安設移動式捕塵紗門，凈化工作面回風系統(tǒng)的空氣質(zhì)量。安裝紗門需要考慮工作面過車下料及行人的通過，可隨工作面推進而移動，一般距工作面風巷超前支護約15-30m處設置，防塵效果較好。
4.效果分析
通過改變工作面淺孔動壓注水參數(shù)、工作面運輸巷、風巷雙向深孔注水、供水管路安設過濾裝置、外噴霧采用風水噴霧器、轉(zhuǎn)載點安設自動噴霧裝置、增設工作面系統(tǒng)凈化噴霧、工作面風巷裝置捕塵紗門等綜合防塵措施，結果7214作面采用綜合防塵措施前后，綜采工作面割煤產(chǎn)生的粉塵大幅降低，收到效果良好。
【參考文獻】
[1]李偉.等.淮北礦業(yè)集團優(yōu)秀論文匯編[S].
[2]鄭光相.礦塵防治技術[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2009.
[3]張登明.煤炭開采方法[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2009.
