強(qiáng)力外噴自動加液裝置在回采工作面防塵中的應(yīng)用

陳文斌

（太原礦山設(shè)計研究院，山西 太原 030012）

引言

綜采放頂煤采煤方法具有高產(chǎn)、高效、低耗等優(yōu)點，但這種采煤方法由于開采強(qiáng)度大、產(chǎn)塵塵源多、產(chǎn)塵量可高達(dá)2 000～5 000 mg/m3，因而對塵毒的防治難度大。在生產(chǎn)中，由于高濃度粉塵使作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件急劇惡化，嚴(yán)重地制約了這種采煤方法的推廣應(yīng)用。

1 回采工作面工藝及特征

150103回采工作面煤層位于太原組下段(C t1)下部。

3上距K2灰?guī)r平均20.95 m；下距K1砂巖平均2.61 m，距奧灰頂面43.35 m。該煤層厚度2.08～5.46 m，平均厚度4.28 m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，夾矸0～1層。煤層頂板多為泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。原煤水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：0.36%～0.61%；平均0.45%。

150103回采工作面綜采放頂煤工作面回采工藝為：機(jī)組端頭斜切進(jìn)刀→采煤機(jī)割煤→移架→推移前刮板輸送機(jī)→放頂煤→移后刮板輸送機(jī)，工作面采用間隔多輪循環(huán)放煤方式。采高2.00 m，放頂煤平均高度2.28 m，采放比為1:1.27， 采用雙向割煤方式，采煤機(jī)在工作面的進(jìn)刀方式，采用端部斜切進(jìn)刀方式，進(jìn)刀割煤長度30 m。工作面采用“二刀一放”追機(jī)作業(yè)，放煤步距1.6 m。

150103回采工作面工作面長度為150 m，走向長度475 m，工作面布置運(yùn)輸順槽，回風(fēng)順槽、內(nèi)錯瓦斯抽放巷和高抽巷。工作面采煤機(jī)選用MGTY250/600-1.1D型采煤機(jī)，前后刮板輸送機(jī)均選用SGZ630/220型準(zhǔn)邊雙鏈刮板輸送機(jī)，順槽破碎機(jī)選用PCM110型高效破碎機(jī)，順槽帶式輸送機(jī)選用DTL100/80/90×2可伸縮帶式輸送機(jī)。

2 回采工作面防護(hù)設(shè)施分析

綜放工作面煤層注水工作面運(yùn)輸順槽打長鉆孔注水，鉆孔間距20 m，單孔鉆孔注水量1 100 m3左右。注水泵型號為MZB-100/150A，注水泵流量6 m3/h，壓力15 MPa。

回采工作面采煤機(jī)內(nèi)外噴霧系統(tǒng)配備BPW315/10K型噴霧泵2臺，1用1備，噴霧系統(tǒng)應(yīng)與采煤機(jī)聯(lián)動。液壓支架的產(chǎn)塵源及放煤口設(shè)置移架噴霧防塵裝置，并通過噴霧泵加壓達(dá)到10.0 MPa。

回采工作面順槽鋪設(shè)管徑均為Φ89 mm×3.5 mm（壁厚），運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽距工作面50 m和距總回風(fēng)20 m各設(shè)1道自動控制風(fēng)流凈化水幕，凈化水幕能覆蓋全斷面。

3 CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置

該礦井使用CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置當(dāng)前國內(nèi)外同類技術(shù)設(shè)備相比有六大特點：體積小，降塵效果好，該產(chǎn)品固定在采煤機(jī)上使用方便，不給工作增加任何輔助工序；沒有任何電器設(shè)備，能夠自動降塵，實現(xiàn)了本質(zhì)安全；由于采用降塵劑和高效霧化的水源共同滅塵，降塵效果好；由于噴霧系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)上，避免了噴嘴經(jīng)常補(bǔ)堵現(xiàn)象，保證了噴霧的連續(xù)性；球形噴頭和平面噴頭的聯(lián)合使用，增加了司機(jī)能見度，保證了巷道成型；由于該裝置安裝流量調(diào)解設(shè)備，保證了不同條件下的流量調(diào)節(jié)和霧化程度，具有很強(qiáng)的適用性。采煤機(jī)加裝CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置效果見圖1，CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 加裝CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置效果圖

表1 CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置技術(shù)參數(shù)

4 回采工作面粉塵檢測及分析

1）采樣依據(jù)及分析方法（見表2）。根據(jù)《工作場所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測的采樣規(guī)范》GBZ159-2004的要求設(shè)置具有代表性的監(jiān)測點進(jìn)行采樣，實驗室分析依據(jù)《工作場所有害物質(zhì)測定方法》GBZ160-2004，現(xiàn)場檢測采用儀器真讀法[1]。

表2 采樣依據(jù)及分析方法

2）采樣點設(shè)置。檢測點設(shè)置依據(jù)《煤礦作業(yè)場所職業(yè)危害防治規(guī)定（試行）》（安監(jiān)總煤調(diào)[2010]121號）和《建設(shè)項目職業(yè)病危害評價規(guī)范》的有關(guān)檢測點設(shè)置原則進(jìn)行設(shè)置[2]。工作場所空氣中粉塵GBZ 2.1—2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第一部分：化學(xué)有害因素》執(zhí)行。煤塵（游離w（SiO2）<10%時）PC-TWA（mg/m3）接觸限制總塵8 mg/m3，呼塵5 mg/m3[3,4]。

3）粉塵檢測結(jié)果分析（見表3～8）。

表3 粉塵中游離二氧化硅含量檢測結(jié)果

通過使用CZPZ-1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置前后粉塵檢測結(jié)果分析可以看出：第一，游離二氧化硅通過表3前后對比數(shù)據(jù)差別不大，其主要由煤層性質(zhì)決定。第二，粉塵分散度（見表4）礦塵分散度表征煤體被粉碎的程度,是指礦塵整體組成中不同粒徑范圍內(nèi)的塵粒的體積質(zhì)量。它是衡量礦塵顆粒大小的一個重要指標(biāo)，是研究礦塵性質(zhì)與危害的一個重要因素?，F(xiàn)場收集巷道不同距離處底板、頂板及兩幫的沉積煤樣，在實驗室用顯微鏡法對各采樣點的粉塵分散度進(jìn)行了測定[5]。通過對表4、表5結(jié)果分析表明：在回采工作面使用強(qiáng)力外噴裝置后，粒徑粉塵的分散度數(shù)量從1 156減少至785個，說明降塵效率明顯，同時總體趨勢是2～5 μm粉塵的累計個數(shù)百分比由70.4%增加92.0%，除去采樣效率因素外，說明大于5 μm粉塵通過裝置大部分已除去，裝置對大于5 μm塵粒效果明顯，本次測試沒有添加降塵劑，如果填加后通過液體表面張力可能加大對5 μm以下起到很好的作用，有待進(jìn)一步研究。第三，通過表6分析，工作面濕度由41%增加至55%，作業(yè)人員的舒適感及整個回采工作面的作業(yè)環(huán)境影響不大，但如果隨水量加大引起濕度持續(xù)增加，會對工作面的能見度和舒適感造成很大的影響。第四，通過表7和表8可以看出，使用CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置后，回采工作面的總塵濃度比原來降低16.46%～54.61%，呼塵濃度比原來降低3.27%～40.95%[1,6]。

表4 增加CZPZ-1型前粉塵分散度檢測結(jié)果

表5 增加CZPZ-1型后粉塵分散度檢測結(jié)果

表6 氣象條件的比較

表7 增加CZPZ-1型前粉塵濃度（體積質(zhì)量）mg/m3

5 結(jié)論

1）150103回采工作面綜采放頂煤工作面原來使用內(nèi)外噴霧裝置對割煤時粉塵進(jìn)行噴霧除塵，操作程序復(fù)雜、噴嘴易堵，且噴霧造成司機(jī)操作時能見度下降，影響開機(jī)率及割煤進(jìn)度，不能保證回采工作面產(chǎn)量和作業(yè)環(huán)境，迫切需要對噴霧除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造、優(yōu)化，以滿足安全生產(chǎn)要求。

表8 增加CZPZ-1型后粉塵濃度（體積質(zhì)量）及除塵率

2）150103回采工作面首次使用CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置中，只需將工作面風(fēng)水管路通過軟管直接連接至氣水混合裝置（固定在綜掘機(jī)上），司機(jī)打開控制閥即可噴霧降塵，操作簡單方便。該裝置的噴霧系統(tǒng)的噴頭采用兩邊球形，中間平面的組合方式，解決了司機(jī)割煤時能見度低、采煤機(jī)效率低的難題。保證了采煤機(jī)割煤進(jìn)度，提高了工時利用率。

3）CZPZ—1型采掘機(jī)強(qiáng)力外噴自動加液裝置在回采工作面使用過程中，太原礦山設(shè)計研究院進(jìn)行了跟蹤統(tǒng)計，經(jīng)測定，降塵率達(dá)50%左右，設(shè)備正常使用率達(dá)100%，采煤機(jī)開機(jī)效率提高，該設(shè)備使用效果良好，得到了廣泛認(rèn)可，下一步計劃在全礦所有綜采放頂煤工作面推廣普及。

[1]中華人民共和國衛(wèi)生部政策法規(guī)司編著.GBZ/T 192.1-2007工作場所空氣中粉塵測定，第1部分 總粉塵濃度 [S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1-2.

[2]中華人民共和國衛(wèi)生部政策法規(guī)司編著.GBZ159-2004, 工作場所空氣中有毒物質(zhì)監(jiān)測的采樣規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2-8.

[3]中華人民共和國衛(wèi)生部政策法規(guī)司編著.GBZ/T 192.4-2007，工作場所空氣中粉塵測定 第4部分 游離二氧化硅含量[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1-3.

[4]中華人民共和國衛(wèi)生部政策法規(guī)司編著.GBZ2.1-2007,工作場所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分：化學(xué)有害因素[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,13-15.

[6]中華人民共和國衛(wèi)生部政策法規(guī)司編著.GBZ/T 192.2-2007工作場所空氣中粉塵測定 第2部分 吸性粉塵濃度 [S]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1-2.

[5]中華人民共和國衛(wèi)生部政策法規(guī)司編著.GBZ/T 192.3-2007，工作場所空氣中粉塵測定 第3部分 粉塵分散度[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1-3.