采煤機割煤產(chǎn)塵特性及防治技術(shù)研究

劉鵬

（唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 河北唐山 064000）

采煤機割煤產(chǎn)塵特性及防治技術(shù)研究

劉鵬

（唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 河北唐山 064000）

近年來，針對采煤機割煤產(chǎn)塵特性及分布規(guī)律的理論研究較多，但普遍集中在數(shù)值模擬方面，實測數(shù)據(jù)分析研究較少。另外，采煤機在工作面是移動的，且順風割煤和逆風割煤時粉塵運動軌跡不一致，導致工作面粉塵在時間和空間上分布不均勻，在理想化條件的研究規(guī)律下采取的降塵措施在生產(chǎn)實際中存在一定的不足，降塵效率不高。鑒于此，本文對采煤機割煤產(chǎn)塵特性及防治技術(shù)進行了分析，僅供參考。

采煤機割煤；產(chǎn)塵特性；防治

1 工作面概況

某三礦K8203綜放工作面走向長1624m，傾斜長185.3m，煤層厚度5.69～7.05m，傾角 1～6°，屬于 15# 穩(wěn)定厚煤層，采高 3.0m，采放比為 1∶1.22，日循環(huán)進度3.2m。K8203綜采工作面采用“U”型全負壓通風，工作面風量為1660m3/min，采用走向長壁后退式開采，綜采放頂煤工藝，工作面采用MGTY/930－3.3D型電牽引雙滾筒采煤機割煤。采煤機割煤時采用內(nèi)、外噴霧降塵，但在實際使用時，由于受截割及水質(zhì)的影響，采煤機內(nèi)噴霧經(jīng)常堵塞或損壞而無法正常使用，而外噴霧壓力較低，霧化效果差，降塵效率較低，正常生產(chǎn)時，采煤機司機位置粉塵濃度最高達3400mg/m3，采煤機下風側(cè)10m處粉塵濃度最高達3300mg/m3，嚴重危害工人的健康。

2 工作面采煤機割煤產(chǎn)塵特點分析

2.1 采煤機割煤產(chǎn)塵特性及粉塵粒度分布

采用濾膜稱重法對K8203工作面采煤機順風割煤和逆風割煤兩種工況條件下的總粉塵濃度進行了實測，測點為采煤機司機位置、機尾10m位置等，每個測點測多組數(shù)據(jù)取平均值，測量結(jié)果如圖1所示。

圖1 工作面粉塵濃度分布曲線

從圖1可知，逆風割煤時，司機處總粉塵濃度高達3400mg/m3，是順風割煤時的2.8倍，而煤機下風10m處粉塵濃度與順風割煤時相差不大，總粉塵濃度分別為3300mg/m3和3100mg/m3，主要是因為逆風割煤時上風側(cè)滾筒割頂煤，煤體垮落嚴重，產(chǎn)生大量的粉塵，含塵氣流受采煤機的阻擋后向人行道司機位置擴散非常嚴重，導致司機位置粉塵濃度迅速增大，而順風割煤時上風側(cè)滾筒割底煤，截割產(chǎn)塵量較小，隨氣流到達人行道司機位置的粉塵濃度明顯減少，下風側(cè)滾筒割頂煤垮落沖擊產(chǎn)塵無阻擋，大量粉塵又沿煤壁一側(cè)隨風流向下風運動和擴散，向人行道擴散相對較少。因此，順風割煤時采煤機下風側(cè)為防塵重要區(qū)域，逆風割煤時，司機處及下風側(cè)均為重點防塵區(qū)域。

2.2 工作面風速分布情況

為考察K8203綜放面采煤機機身段對人行道風速的影響，在采煤機上風側(cè)10m位置起至下風側(cè)15m位置的人行道上方1.5m處進行風速測定。結(jié)果表明：在采煤機上風側(cè)10m至截割電機處，人行道沿程風速在1.25～1.40m/s之間，風速均勻、穩(wěn)定；而從上風側(cè)截割電機處開始，至下風側(cè)截割電機后10m，由于采煤機機身及附屬設備對風流的阻擋，人行道沿程風速逐漸增大，風速在1.4～1.8m/s之間；采煤機下風側(cè)10m后風速又逐漸減小，至下風15m后人行道風速與采煤機上風趨于相同。通過風速測試可知，受采煤機機身的影響，人行道上形成了一個風流增大區(qū)域，該區(qū)域為司機作業(yè)區(qū)，根據(jù)流體力學原理，上風側(cè)氣流大量涌向該區(qū)域，同時帶來了上風側(cè)滾筒割煤產(chǎn)生的大量粉塵。因此，有效控制滾筒處粉塵飛揚是采煤機司機處粉塵防治的重點。

3 粉塵防治措施及效果分析

3.1 采煤機塵源跟蹤噴霧降塵

由于采煤機為移動性塵源，且順風和逆風割煤時粉塵運移規(guī)律不同，因此，采用塵源跟蹤噴霧降塵系統(tǒng)，自動跟蹤采煤機位置，形成從支架上方自動向采煤機滾筒所在范圍噴霧，起到降塵作用，并根據(jù)順風和逆風割煤產(chǎn)塵規(guī)律分別設置噴霧參數(shù)，提高噴霧效率及現(xiàn)場適用性。順風割煤時，上風側(cè)噴霧架數(shù)設定為不大于2架，下風側(cè)設定不小于3架，噴霧方向與水平方向成30°角，自上而下噴向滾筒所在范圍，在減少上風側(cè)水霧對司機的影響的同時增加下風流水霧對含塵氣流的捕集；逆風割煤時，上風側(cè)噴霧架數(shù)設定為3～5架，起到提前濕潤煤壁及包裹滾筒的作用，下風側(cè)設定不小于3架噴霧，對回風流中的粉塵進行持續(xù)凈化和治理。此外，由于呼吸性粉塵所占比例較重，采用霧化效果較好、抗風能力較強的G型高壓噴嘴，且噴霧壓力均不低于8MPa。

通過實時跟蹤采煤機噴霧，減小了滾筒割煤時的產(chǎn)塵量，也避免了設置噴霧過多造成不必要的水量消耗，系統(tǒng)自動化程度和可靠性較高，現(xiàn)場適用性強，與采煤機機身上安裝的高壓外噴霧降塵裝置配合，在滾筒處形成“三維立體”控塵水幕就地滅塵，同時濕潤煤體，減少粉塵產(chǎn)生量，并控制含塵氣流向人行道擴散，減少采煤機司機作業(yè)位置及下風流粉塵污染。

3.2 降塵效果考察

在K8203工作面采用高壓引射噴霧和塵源跟蹤噴霧降塵措施后，取得了較好的降塵效果，有效地解決了工作面生產(chǎn)時的粉塵污染問題，工作面的作業(yè)環(huán)境得到了有效改觀。采用濾膜稱重法分別測試采煤機司機及下風10m處前后粉塵濃度及降塵效率。根據(jù)測試結(jié)果，采用采煤機自帶外噴霧降塵措施時，司機位置總粉塵降塵效率僅32.9％，而采用高壓引射噴霧及塵源跟蹤三維立體噴霧措施后，采煤機司機處總粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了58.5％，達到91.4％，呼吸性粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了59.3％，達到90.4％；機身后10m處總粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了58.1％，達到92.9％，呼吸性粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了62.1％，達到92.3％，降塵效果非常明顯。

4 結(jié)束語

綜上所述，必須結(jié)合現(xiàn)場實際生產(chǎn)特點，在深入研究采煤機割煤粉塵分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，選擇適宜的降塵措施，才能取得較優(yōu)的降塵效果。

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

[2]殷帥峰.大采高綜放面煤壁片幫機理與控制技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學（北京），2014.

[3]于全想.采煤機降塵技術(shù)研究與應用[D].中國礦業(yè)大學，2014.

[4]尚建威.綜放工作面除塵技術(shù)的綜合應用及優(yōu)化研究[D].內(nèi)蒙古科技大學，2014.

TD714

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1004-7344（2016）36-0229-01

2016-11-23