大采高綜采工作面濕式防塵網(wǎng)防塵技術

鄧喜林 張運增

（神東煤炭集團補連塔煤礦，內(nèi)蒙古 伊金霍洛旗 017209）

1 濕式捕塵網(wǎng)粉塵治理技術

濕式捕塵網(wǎng)工作原理：噴霧噴在濾網(wǎng)上，形成一層濾膜，增加了空氣中粉塵和濾網(wǎng)的接觸碰撞幾率，能夠有效提高捕塵效果。

1.1 架間捕塵網(wǎng)

1.1.1 捕塵原理

架間捕塵網(wǎng)技術是使噴霧在濾網(wǎng)上形成水濾膜，增加空氣中粉塵接觸率，提高捕塵效果，特別是對呼吸性粉塵的控制起到顯著效果。

1.1.2 架間捕塵網(wǎng)結(jié)構

架間捕塵網(wǎng)由可伸縮卷軸系統(tǒng)、噴霧和濾網(wǎng)三部分組成?？缮炜s卷軸一般采用鋼管加工，伸縮轉(zhuǎn)動系統(tǒng)實現(xiàn)液壓馬達控制；噴霧可單獨安設，也可直接利用架間噴霧，噴嘴方向迎風流方向成45°角；濾網(wǎng)采用礦山篩網(wǎng)制作而成。

1.2 回風防塵濾網(wǎng)

1.2.1 捕塵原理

綜采工作面回風防塵濾網(wǎng)降塵原理與架間捕塵網(wǎng)類似，主要用于降低工作面回風系統(tǒng)的總體粉塵濃度。

1.2.2 防塵濾網(wǎng)結(jié)構

綜采工作面回風防塵濾網(wǎng)由主體框架、噴霧和濾網(wǎng)組成。主體框架采用鋼管和板鋼制作而成，防塵濾網(wǎng)的大小可根據(jù)巷道具體情況調(diào)節(jié)，但防塵濾網(wǎng)的寬度至少大于巷道寬度的4/5；濾網(wǎng)采用礦用篩網(wǎng)制作而成；噴霧安設在防塵濾網(wǎng)所在位置的上風側(cè)2m位置頂板上，噴嘴方向迎風流方向成45°夾角。

1.3 捕塵網(wǎng)負壓噴霧

負壓噴霧主要是一種優(yōu)化的噴霧技術，該技術對傳統(tǒng)噴霧進行了改造優(yōu)化，能夠提高粉塵的治理效率，將作業(yè)產(chǎn)生的煤塵最大程度的直接降落。負壓除塵技術要實現(xiàn)水霧在高壓氣流的作用下能夠高速噴出，在0.6～1.8m的范圍內(nèi)形成一個有效負壓區(qū)，霧顆?？善≡诳諝庵?。此負壓區(qū)可將帶塵空氣吸入，水顆粒即附著在塵顆粒上，從而使塵顆粒自重增加降落。

2 大采高綜采工作面濕式捕塵網(wǎng)的應用

2.1 工作面概況

2.1.1 地質(zhì)條件

補連塔煤礦12511大采高綜采工作面位于補連塔煤礦12煤五盤區(qū)。煤層為不粘煤，黑色，稍有光澤，厚度3.95～9.50m，平均厚度7.44m，屬于厚煤層。

2.1.2 采煤方法

補連塔煤礦目前回采的12511綜采工作面采用一次采全高全部垮落法處理采空區(qū)的傾斜長壁后退式綜合機械化開采。

2.1.3 通風方式

12511工作面采用U型負壓通風方式，其中輔運順槽與運輸順槽進風，回風順槽回風。工作面風速為1.2m/s，滿足實際生產(chǎn)過程中最優(yōu)排塵風速要求。

2.2 大采高綜采工作面產(chǎn)塵特點

大采高綜采工作面產(chǎn)塵主要包括采煤機割煤產(chǎn)塵、液壓支架移架產(chǎn)塵及工作面煤壁垮落產(chǎn)塵三部分。

由于采煤強度大，割煤高度較之前大幅度增加，高達7m以上，所需配套運輸設備運煤能力也非常大，在不采取任何措施的條件下，大采高綜采工作面的粉塵濃度均可達到500mg/m3左右。大采高綜采工作面構成了整個礦井粉塵的主要來源地，其產(chǎn)生的粉塵占礦井全部粉塵量的70%左右。采取傳統(tǒng)單一防塵措施效果往往很不理想，粉塵濃度仍可高達300mg/m3左右，嚴重影響了工作面作業(yè)環(huán)境。

大采高綜采工作面受風流的影響，煤機割煤產(chǎn)生的粉塵有相當部分散逸，從而進入風流中造成污染。工作面空間較大，粉塵擴散范圍也較廣，造成污染范圍擴大，同時高風速和大風量也給綜采工作面的粉塵治理帶來了一定的難度。如何有效控制大采高綜采工作面的粉塵濃度，已經(jīng)成為亟需解決的難題，必須采取可靠、完善、經(jīng)濟的綜合防塵措施。

2.3 濕式捕塵網(wǎng)技術的應用

由于大采高綜采工作面粉塵濃度影響范圍大，持續(xù)時間較長，單靠噴霧技術很難有效控制整個作業(yè)空間的粉塵。為進一步提升大采高工作面的降塵效果，在工作面增加試用了濕式捕塵網(wǎng)技術。該技術與工作面負壓除塵技術結(jié)合使用，進一步提高了工作面降塵效果。

在綜采工作面支架前部、中部、后部各安設一道帶噴霧捕塵網(wǎng)，在煤機經(jīng)過時捕塵網(wǎng)收回，煤機經(jīng)過后恢復原狀，增加風流中的粉塵與水霧顆粒碰撞幾率，提高降塵效率。如圖1所示。

結(jié)合補連塔煤礦12511綜采工作面實際情況，在工作面選用8000mm×4000mm可伸縮卷式捕塵網(wǎng)。伸縮式卷軸采用直徑為5cm鋼管為原材料制作而成，卷軸的伸縮與轉(zhuǎn)動全部由液壓馬達實現(xiàn)自動控制。捕塵網(wǎng)噴霧直接利用了工作面現(xiàn)有的架間噴霧，噴嘴迎風流方向設置并與頂板成45°夾角。濾網(wǎng)初期采用一般礦山篩網(wǎng)，在使用過程中為了提高捕塵效果，不斷對濾網(wǎng)材質(zhì)進行了改進與優(yōu)化，后期改為網(wǎng)孔為2mm×2mm的新型阻燃性聚乙烯塑料材質(zhì)濾網(wǎng)。捕塵網(wǎng)底部距底板留設約1m的位置，在有效捕塵的同時，盡量減少對作業(yè)人員作業(yè)及溜槽運輸?shù)淖璧K。同時，設計捕塵網(wǎng)時利用風壓實現(xiàn)捕塵網(wǎng)自動升降，確保機動靈活性。

圖1 大采高綜采工作面架間捕塵網(wǎng)設計圖

考慮工作面粉塵濃度分布情況，分別在工作面39#架、78#架、120#架液壓支架上各安設一道架間捕塵網(wǎng)。

2.4 防塵濾網(wǎng)

綜采工作面回風側(cè)防塵濾網(wǎng)由主體框架、濾網(wǎng)和水幕組成。在使用過程中為了提高捕塵效果，不斷對濾網(wǎng)材質(zhì)進行了改進與優(yōu)化，后期改為網(wǎng)孔為2mm×2mm的新型阻燃性聚乙烯塑料材質(zhì)濾網(wǎng)。防塵濾網(wǎng)的大小要能夠覆蓋巷道全斷面，可根據(jù)巷道具體情況如底板起伏變化、幫頂水管布置等調(diào)節(jié)防塵濾網(wǎng)面積大小，確保防塵濾網(wǎng)的寬度大于巷道寬度的4/5。配套的噴霧安設在防塵濾網(wǎng)所在位置的上風側(cè)頂板上，噴嘴方向迎著風流方向成45°夾角布置，確保噴霧能夠覆蓋全斷面且噴灑在防塵濾網(wǎng)上。如圖2所示。

圖2 大采高綜采工作面回風防塵濾網(wǎng)設計圖

結(jié)合補連塔煤礦12511綜采工作面實際情況，在工作面回風巷距工作面80m位置處安設了懸浮推拉式防塵濾網(wǎng)。該防塵濾網(wǎng)主要有以下特點：（1）懸浮滑道三角式頂架，使用6分管加工倒掛式三角架，下方并列安裝兩條尺寸為300×300×300mm的不銹鋼滑道，并安裝4組負壓除塵噴霧。（2）濾網(wǎng)主體使用6分管加工8塊可拆卸濾網(wǎng)架，上側(cè)4塊安裝配套滑道共8件雙軸承滑輪，下側(cè)連接使用Φ10mm、長度1500mm銷軸和銷軸孔合頁式組合。該護網(wǎng)由6分管焊接1400×1240mm框架，每件護網(wǎng)單獨安裝拆卸，下方護網(wǎng)可以隨意擺動角度。通過兩套滑道，護網(wǎng)可以左右隨意推拉滑動，給過往車輛留有足夠空間。（3）防塵濾網(wǎng)三角頂架兩側(cè)使用6分管焊2.5m長，頂端焊掛鉤滑輪，下方安裝5T絞盤，讓絞盤配套的掛鉤通過滑輪反到三角架頂上。在頂板安裝兩套17.5mm鎖具和40T鏈，通過轉(zhuǎn)動絞盤，可以使頂架升到最高位置，移動輕便，降低勞動強度，且均有良好的巷道適應性和車輛通過性。（4）主體護網(wǎng)框架內(nèi)部使用雙層阻燃性聚乙烯塑料編織網(wǎng)編織而成，拆卸安裝方便。

2.5 捕塵濾網(wǎng)的優(yōu)化

捕塵網(wǎng)在使用過程中，發(fā)現(xiàn)捕塵效率與網(wǎng)質(zhì)有很大關系。傳統(tǒng)捕塵網(wǎng)多采用網(wǎng)孔5mm礦山專用鐵絲篩網(wǎng)，捕塵效果較差。針對以上問題，對捕塵網(wǎng)材質(zhì)進行了改造試驗。補連塔煤礦將12511工作面機尾使用的防塵濾網(wǎng)材質(zhì)改用新型阻燃性聚乙烯塑料材質(zhì)濾網(wǎng)，網(wǎng)孔為2mm×2mm，并派專人對新材質(zhì)濾網(wǎng)的使用效果進行了實地測量，實測結(jié)果如表1所示。

表1 捕塵網(wǎng)材質(zhì)對捕塵網(wǎng)降塵效率的影響

井下實際試驗實測結(jié)果表明，全塵降塵效率較舊濾網(wǎng)提高了18.16%，呼塵除塵效率比之前提高了9.08%。根據(jù)本試驗結(jié)果，井下大采高工作面濕式捕塵網(wǎng)技術在應用過程中，篩網(wǎng)全部使用新型阻燃性聚乙烯塑料材質(zhì)濾網(wǎng)，最大程度地提高降塵效率。

3 負壓噴霧的安裝

負壓除塵系統(tǒng)由噴霧總成系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。除塵系統(tǒng)利用高速汽霧射流在射流周圍形成負壓的機理除塵，每一個噴頭可以在以噴頭為圓心、直徑1m的范圍內(nèi)形成負壓區(qū)，將帶塵的空氣吸到霧柱內(nèi)，小霧粒擊中霧柱內(nèi)的粉塵將其捕捉潤濕，使其降落。

4 降塵效果分析

為了檢驗濕式捕塵網(wǎng)除塵效果，對補連塔煤礦大采高12511綜采工作面粉塵濃度進行了測定，測定了捕塵網(wǎng)技術應用前后的各測點粉塵濃度。

在測定時，為了真實反映除塵效果，分別對工作面煤機司機作業(yè)處、支架工移架處及回風巷25m范圍處的粉塵濃度進行了測定。粉塵濃度測定結(jié)果如表2所示，粉塵降塵率如圖3所示。

表2 濕式捕塵網(wǎng)使用后粉塵濃度測定表

圖3 濕式捕塵網(wǎng)使用后全塵降塵率

以上可以看出，補連塔煤礦12511綜采工作面在濕式捕塵網(wǎng)防塵技術體系應用后，采煤機司機處全塵、呼塵濃度分別由287.6mg/m3、96.2mg/m3降至54.1mg/m3、16.2mg/m3，全塵降塵效率達到了81.19%，其他地點降塵效率平均也達到了88%以上，均取得了良好的降塵效果。

5 結(jié)語

（1）濕式捕塵網(wǎng)技術主要是通過架間捕塵網(wǎng)、回風防塵濾網(wǎng)、高負壓噴霧幾部分綜合作用來降低工作面粉塵濃度。

（2）補連塔煤礦8m大采高綜采工作面應用濕式捕塵網(wǎng)技術后，實測采煤機司機處全塵、呼塵濃度分別由287.6mg/m3、96.2mg/m3降至54.1mg/m3、16.2mg/m3，全塵降塵效率達到了81.19%。

（3）濕式捕塵網(wǎng)技術對其他煤礦同等開采條件下粉塵治理有著較強的借鑒意義。