鳥山煤礦綜放面綜合防塵技術(shù)研究

【摘要】綜放面是煤礦主要產(chǎn)塵場(chǎng)所，為減小采場(chǎng)空氣中粉塵量，通過(guò)研究采面產(chǎn)塵點(diǎn)粉塵基本特征及粉塵運(yùn)動(dòng)規(guī)律。提出工作面煤層超前注水、綜放面產(chǎn)塵點(diǎn)降塵、運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)和回風(fēng)路除塵的綜合防塵技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：采面粉塵濃度降低了97.3%，回風(fēng)流中粉塵濃度降低了92.89%。有效的控制了綜放面粉塵產(chǎn)生，保證了安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】綜合防塵；綜放工作面；產(chǎn)塵特點(diǎn)；粉塵運(yùn)動(dòng)

粉塵是煤礦五大災(zāi)害之一，是引起采煤工人肺部病患的主要因素[1]。煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)角落都存在不同濃度、不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的煤塵，采煤工作面是最大的產(chǎn)塵點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，無(wú)降塵措施條件下，綜采面粉塵濃度高達(dá)3000-4000mg/m3，每年煤礦因吸入粉塵致使5.7萬(wàn)人患上塵肺病，因塵肺病死亡的有6000余人[2]，因此粉塵嚴(yán)重影響了采煤工人的人身健康。同時(shí)粉塵加速了井下機(jī)械磨損，機(jī)械故障率大幅度提高[3]。另外粉塵降低了工作面能見度，粉塵也是誘發(fā)煤塵爆炸的基本條件。故煤礦粉塵治理是筮待解決的問(wèn)題，本文通過(guò)研究綜采面產(chǎn)塵特點(diǎn)及粉塵運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提出綜合防塵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綜采面良好降塵效果。

1、綜采工作面粉塵基本特征及運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1.1綜采工作面塵源

經(jīng)分析，綜采工作面主要粉塵來(lái)源包括以下幾個(gè)方面：

（1）采煤機(jī)割煤工序。采煤機(jī)割煤過(guò)程中，滾筒旋轉(zhuǎn)的刀齒與煤壁接觸帶動(dòng)微小的煤顆粒隨著運(yùn)動(dòng)，借助空氣流作用在綜采面擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，使空氣中粉塵濃度大幅度提高，在無(wú)降塵設(shè)備時(shí)，該工序煤塵濃度會(huì)達(dá)到8000-1000mg/m3，因此，采煤機(jī)割煤環(huán)節(jié)是治理煤塵的重中之重。

（2）液壓支架移動(dòng)工序。一般工作面每天進(jìn)尺3-5m，按每刀截割深度0.6m，這樣每組液壓支架每天需要降架、升架、拉架5-8次，因此移動(dòng)支架過(guò)程中頂板中碎矸石漏到機(jī)道中也會(huì)產(chǎn)生較大的粉塵。

（3）工作面煤運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)。采煤工作面落煤后，煤經(jīng)采面刮板運(yùn)輸機(jī)→采面下機(jī)頭轉(zhuǎn)載機(jī)→運(yùn)輸巷皮帶→上下山皮帶→煤倉(cāng)，每?jī)蓚€(gè)相互連接的運(yùn)輸設(shè)備間轉(zhuǎn)載點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生粉塵。

（4）破碎機(jī)破煤。一般綜采工作面在運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)中安裝破碎機(jī)，將工作面割煤或冒落的大塊煤矸石進(jìn)行破碎，因此在破碎機(jī)錘頭破大塊煤巖時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉塵。

（5）工作面巷道產(chǎn)塵。工作面回風(fēng)巷乏風(fēng)中存在一定濃度的粉塵，該部分粉塵是工作面除塵后余留部分粉塵。

1.2綜采工作面粉塵基本特征

在采煤工作粉塵濃度分布是不均的，一般在采煤機(jī)割煤的上風(fēng)側(cè)粉塵濃度較低，采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)粉塵濃度較高，采煤機(jī)割煤時(shí)滾筒附近濃度最高。文獻(xiàn)[4]對(duì)采煤工作面粉塵分散度測(cè)試，得到各個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)附近粉塵粒徑分布較均勻，較大顆粒粉塵所占比例較大；空間垂直方向由頂板到底板粉塵顆粒粒徑由小逐漸變大越靠近底板；隨著距離產(chǎn)塵點(diǎn)越遠(yuǎn)，粉塵粒徑趨于均勻，粒徑較小，Φ<5μm粉塵顆粒達(dá)到90%以上。

1.3綜采工作面割煤粉塵運(yùn)動(dòng)規(guī)律

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了鳥山綜采面采煤機(jī)上行和下行割煤過(guò)程中，以采煤機(jī)為原點(diǎn)，采煤機(jī)上下不同距離處粉塵濃度，見圖1所示。發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)粉塵濃度較低，采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)濃度較高，工作面粉塵濃度最大值在采煤機(jī)下滾筒下風(fēng)側(cè)10m左右的斷面處，至距離滾筒下風(fēng)側(cè)60m，Φ>40μm的粉塵基本自由降落到底板及設(shè)備上，而微塵及超微塵還懸浮在空氣中隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)且該類粉塵對(duì)工人健康影響較大。

同時(shí)采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵時(shí)，一般粉塵隨著風(fēng)流逐漸向機(jī)道及人行道側(cè)工作面全斷面擴(kuò)散，機(jī)道側(cè)空間的粉塵濃度高于人行道側(cè)空間濃度。

2、綜采工作面綜合防塵技術(shù)

粉塵由不同粒徑的顆粒組成，且受工作面開采等影響，難以通過(guò)一次或一種方法進(jìn)行除塵，因此，本文提出超前注水濕潤(rùn)煤體，綜采面產(chǎn)塵點(diǎn)降塵、回風(fēng)路及轉(zhuǎn)載點(diǎn)除塵的綜合防塵技術(shù)。

2.1超前注水濕潤(rùn)煤體

在工作面底板以上0.3m，距離工作面煤壁60m沿工作面傾向采用地質(zhì)鉆機(jī)配套Φ73mm鉆頭鉆80m深注水鉆孔，注水孔俯角35度左右，孔間距5m，每個(gè)孔封孔長(zhǎng)度4m。注水壓力在8-10MPa之間。

2.2工作面產(chǎn)沉點(diǎn)降塵

在每組支架前梁與頂梁連接處安裝噴霧裝置，移架時(shí)打開上部相鄰支架下噴霧進(jìn)行降塵。

2.3回風(fēng)巷、轉(zhuǎn)載點(diǎn)除塵

在回采工作面回風(fēng)平巷距工作面上出口10m處安設(shè)一道可移動(dòng)除塵水幕，起到凈化回風(fēng)流中粉塵的作用；在該除塵水幕前方約30-40m處設(shè)置一道風(fēng)簾，進(jìn)一步凈化回風(fēng)流空氣粉塵；在工作面下機(jī)頭、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)頭、皮帶機(jī)頭分別安裝噴霧除塵設(shè)備除塵。

3、現(xiàn)場(chǎng)降塵效果分析

鳥山煤礦南四上采區(qū)3號(hào)煤首采面位于井田南部邊界，采用綜放回采工藝。在采煤機(jī)上下滾筒分別安裝了外噴霧裝置和滾筒內(nèi)設(shè)置了內(nèi)噴霧裝置，并在114組支架前梁與頂梁連接處和支架放煤口處安裝了噴霧裝置；在皮帶機(jī)頭和機(jī)尾、破碎機(jī)及下機(jī)頭等轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)置點(diǎn)式噴霧除塵設(shè)備；回風(fēng)巷中設(shè)置了移動(dòng)噴霧和風(fēng)簾；工作面煤層超前60m注水。

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了新綜合防塵效果檢驗(yàn)，分別對(duì)采煤機(jī)上方10m處、移架上方5m處和距工作面80m回風(fēng)巷處粉塵濃度進(jìn)行了測(cè)試，并與原該礦綜采工作面回采時(shí)相對(duì)應(yīng)位置粉塵粉塵濃度進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)新方案在采煤機(jī)附近、移架過(guò)程中及回風(fēng)巷中粉塵濃度均實(shí)現(xiàn)了大幅度降低，降塵率分別為96.85%、95.85%、92.89%。采煤機(jī)附近本身粉塵濃度大，通過(guò)內(nèi)外噴相結(jié)合的方式降塵效果較好，降塵率是三個(gè)測(cè)試部位最高的。

4、結(jié)論

綜放工作面產(chǎn)沉點(diǎn)較多，必須采取綜合防塵技術(shù)，分區(qū)域、分模塊進(jìn)行全方位的降塵與除塵。鳥山煤礦南四上采區(qū)首采工作面通過(guò)采用工作面煤層超前注水、工作面產(chǎn)沉點(diǎn)降塵及轉(zhuǎn)載點(diǎn)與回風(fēng)巷除塵的綜合除塵技術(shù)，最終使回風(fēng)流中粉塵濃度下降至3.95mg/m3，起到了較好的降塵效果，為該礦綜采工作面防塵提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]時(shí)訊先，蔣仲安，鄧云峰等.綜采工作面粉塵污染狀況研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2008，4（1）：67-70.

[2]李高峰.綜采工作面高效噴霧降塵技術(shù)研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2010.

[3]侯永平. 綜采放頂煤工作面防塵技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用及其發(fā)展方向[J].煤礦機(jī)械，2008，29（1）：66-68.

[4]楊敏，王洪勝，鄭雷.礦井粉塵分散度實(shí)測(cè)研究[J].煤炭技術(shù)，2009，28（4）：168-169.

作者簡(jiǎn)介

馬燕超 （1984—），男，河北臨漳人，采煤助理工程師，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，本科，學(xué)士學(xué)位，主要從事充填開采技術(shù)及管理工作。