淺析綜采工作面淺析

■劉偉 李景巖 孔川

（山東裕隆礦業(yè)集團(tuán)有限公司單家村煤礦 山東濟(jì)寧273100）

淺析綜采工作面淺析

■劉偉 李景巖 孔川

（山東裕隆礦業(yè)集團(tuán)有限公司單家村煤礦 山東濟(jì)寧273100）

本文根據(jù)綜采工作面煤塵治理現(xiàn)狀，對(duì)煤塵危害及綜采面煤塵形成原因進(jìn)行詳細(xì)研究與分析，提出綜采工作面煤塵的治理措施及建議。

綜采工作面煤塵治理措施

0　引言

煤塵是指在煤炭資源開采加工過程中產(chǎn)生的微小固體顆粒，通常情況下呈現(xiàn)出兩種形態(tài)：附著于井下巷道與設(shè)備上的沉積態(tài)和受風(fēng)流作用而長期懸浮于空氣中的浮游態(tài)，二者隨井下風(fēng)流環(huán)境的變化而不斷改變，相互可轉(zhuǎn)化。當(dāng)空氣中煤塵含量達(dá)到一定濃度時(shí)可能導(dǎo)致煤塵爆炸事故；當(dāng)煤塵顆粒直徑小于5 μm時(shí)會(huì)隨著人的呼吸進(jìn)入人體內(nèi)部，引發(fā)塵肺病等身體疾病。所以，加強(qiáng)對(duì)綜采工作面煤炭開采中的煤塵治理有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1　綜采工作面煤塵形成原因分析

現(xiàn)階段，中國井下煤炭開采使用的采煤設(shè)備多為滾筒采煤機(jī)，生產(chǎn)時(shí)通過截割滾筒完成破、裝、運(yùn)等工序，而這些工序正是煤塵產(chǎn)生的主要過程，其主要形式可歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）當(dāng)截割端與煤壁接觸時(shí)會(huì)使煤壁因擠壓形成密實(shí)核，隨著截齒深入，密實(shí)核的范圍會(huì)不斷擴(kuò)大并逐漸受剪切作用影響。截割完成后，隨著截齒的抽離，密實(shí)核發(fā)生破碎并以粉末狀掉落形成煤塵；

（2）截割時(shí)，大塊煤體的飛出會(huì)導(dǎo)致截齒的實(shí)際截深大幅降低，使割下的煤塊比較小，其中部分是煤粉；

（3）截齒長時(shí)間使用后逐漸磨損，使齒刀與煤體之間出現(xiàn)碾壓摩擦而生成煤粉；

（4）由于自身裂隙的存在會(huì)使煤屑飛出后發(fā)生進(jìn)一步分裂形成煤粉；

（5）截齒對(duì)煤壁形成沖擊作用導(dǎo)致煤塵出現(xiàn)，沖擊速度越快，煤塵越多；

（6）采煤機(jī)截割滾筒的旋轉(zhuǎn)使降落的煤塵飛揚(yáng)擴(kuò)散，進(jìn)入風(fēng)流中。

2　綜采工作面煤塵綜合治理措施

2.1采煤機(jī)截割時(shí)的煤塵防治

采煤機(jī)對(duì)煤壁的截割一直是綜采工作面煤塵的主要來源之一，實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)煤塵的有效防治應(yīng)主要集中在如何減少煤塵的形成與如何使產(chǎn)生的煤層凝落。當(dāng)前較為常見的方法有改進(jìn)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)與采煤機(jī)噴霧[2]。

2.1.1改進(jìn)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)

工作面割煤中煤塵的產(chǎn)生量同截割滾筒的各項(xiàng)參數(shù) （截齒形式、磨損度、牽引速度等）有密切聯(lián)系，可通過改善截齒結(jié)構(gòu)、及時(shí)更換磨損截齒、控制牽引速度等方法降低煤塵生成量。當(dāng)前主流的截齒形式主要有刀型和鎬型兩種，二者在截割機(jī)理及安裝方法上均有一定差異。當(dāng)煤體中裂隙發(fā)育較好時(shí)，鎬型截齒使用時(shí)所產(chǎn)生的煤塵量遠(yuǎn)低于刀型截齒；同時(shí)鎬型截齒的安裝形式為沿滾筒切向安裝，與采用徑向安裝的刀型截齒相比在煤塵的產(chǎn)生量上進(jìn)一步降低。所以，應(yīng)推廣鎬型截齒并逐漸全面取代刀型截齒。

2.1.2改善采煤機(jī)噴霧方式

傳統(tǒng)采煤機(jī)多采用內(nèi)噴霧方式，其水壓要求不小于3.5 MPa，實(shí)際生產(chǎn)中噴霧用水多為電機(jī)的冷卻用水，水壓多低于2 MPa，使用中常出現(xiàn)水壓過低、噴霧量不足的現(xiàn)象，加之內(nèi)噴霧形式存在噴嘴易堵的缺點(diǎn)，難以有效控制粉塵。針對(duì)這一不足，可在采煤機(jī)噴霧機(jī)構(gòu)上增設(shè)加壓泵，改善內(nèi)噴霧效果。此外，鑒于內(nèi)噴霧不易改良，通過改良外部噴霧系統(tǒng)加強(qiáng)對(duì)煤塵的控制效果就成了改善采煤機(jī)噴霧方式的主要途徑。常見的外噴霧方式為逆風(fēng)噴霧，當(dāng)采煤機(jī)逆風(fēng)切割時(shí)采用這種方式，風(fēng)流會(huì)受到逆風(fēng)噴霧及滾筒切割的影響而在機(jī)組前部形成局部渦流，使含有大量煤塵的風(fēng)流進(jìn)入工作區(qū)域，對(duì)工作人員的健康造成威脅[3]。

2.2液壓支架工作中的煤塵防治

在綜采工作面開采中，液壓支架的支護(hù)也是煤塵的主要來源之一，特別是移架中，不僅產(chǎn)塵點(diǎn)多且產(chǎn)塵量、分散程度高，產(chǎn)生的煤塵在風(fēng)流影響下可以很快擴(kuò)散到整個(gè)工作面，對(duì)工人的身體健康造成威脅。尤其是在放頂煤工作面，支架后部存在互相連通的空間使放煤產(chǎn)生的煤塵還未沉降就隨風(fēng)流擴(kuò)散到通道中。針對(duì)這些問題，對(duì)舊有的支架噴霧系統(tǒng)進(jìn)行改良，將放煤和移架時(shí)的噴霧系統(tǒng)同支架液壓控制系統(tǒng)相聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)噴霧工序自動(dòng)化，簡化操作的同時(shí)提升煤塵防治效果。

2.3其它煤塵防治措施

（1）水幕凈化。在綜采面兩側(cè)巷道中分別設(shè)立兩道凈化水幕，確保霧化的水霧充斥整個(gè)巷道，有效捕捉通過風(fēng)流中攜帶的煤塵。其中第一道水幕設(shè)置在距離工作面10 m～20 m內(nèi)，第二道水幕安設(shè)在距離兩側(cè)巷道進(jìn)出風(fēng)口10 m～20 m內(nèi)；（2）煤層注水。在煤炭開采前預(yù)先在煤壁上開設(shè)若干鉆孔，通過鉆孔向煤層高壓注水，減小煤體強(qiáng)度，增強(qiáng)煤塵之間的粘性，降低煤塵的生成量。通過煤層注水可在回采過程中實(shí)現(xiàn)有效的連續(xù)性降塵，顯著提升生產(chǎn)的安全性；（3）在綜采工作面進(jìn)風(fēng)口布設(shè)擋風(fēng)簾，盡可能地降低進(jìn)入支架后部連通空間及采空區(qū)的風(fēng)量；在工作面上端口處布設(shè)風(fēng)簾，對(duì)風(fēng)流進(jìn)行有效引導(dǎo)，避免出現(xiàn)局部渦流；（4）定期對(duì)綜采工作面兩側(cè)巷道進(jìn)行全面的噴霧灑水，有效減少附著于巷道幫壁上的積塵。

3　結(jié)語

由于工作面煤塵量大、產(chǎn)塵點(diǎn)多等特性，煤塵治理一直是威脅綜采生產(chǎn)中安全的重要因素之一，針對(duì)這一難點(diǎn)，各礦井必須依據(jù)實(shí)際的井下地質(zhì)、工程條件，采取多種方法相結(jié)合的綜合化煤塵治理措施，促進(jìn)綜采工作煤塵濃度下降，改善工作面工作環(huán)境，為工作人員健康安全及煤炭生產(chǎn)提供充足保障，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙豐收。

［1］ 左前明.大采高綜采工作面煤塵擴(kuò)散規(guī)律及防治技術(shù)研究［D］.北京：中國礦業(yè)大學(xué) (北京)，2014.

［2］ 楊光友.綜采工作面除塵工藝優(yōu)化研究［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014(4)：211-212.

［3］ 劉榮華.綜采工作面隔塵理論及應(yīng)用研究［D］.長沙：中南大學(xué)，2010.

TD82[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-32-1