抑塵劑除塵系統(tǒng)在高河能源的應(yīng)用

田潞飛

(潞安集團 高河能源有限公司，山西 長治 047100)

煤礦粉塵是煤礦生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種礦物細(xì)微顆粒的總稱。煤塵的危害極大，它不僅污染作業(yè)環(huán)境，影響礦工的身體健康，煤塵爆炸還會造成重大人身傷亡事故。煤礦掘進面粉塵治理的過程中，傳統(tǒng)的除塵方法(如除塵器設(shè)備降塵法、噴霧降塵法、防護法等)存在諸多問題，適用性相對較差，降塵效果不甚理想，而且降低了生產(chǎn)的安全性，影響了生產(chǎn)進程。為打破當(dāng)前除塵現(xiàn)狀，為煤礦生產(chǎn)營造良好的、安全的工作環(huán)境，高河能源公司引進了抑塵劑除塵系統(tǒng)。

1 抑塵劑除塵系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

試驗采用塵克礦用除塵系統(tǒng)(發(fā)泡型) 產(chǎn)生的抑塵劑，該系統(tǒng)引進南非最新礦用除塵技術(shù),主要由發(fā)泡主機(CR-3-1)、泡沫分配器(CR-3-2)、泡沫噴頭及支架(CR-3-3)四部分組成(見圖1)，具有獨立噴霧發(fā)泡系統(tǒng),能有效覆蓋抑制塵源，適用于煤礦綜掘工作面等粉塵危害極大的作業(yè)環(huán)境。

1.2 系統(tǒng)抑塵機理

水的表面張力較高，粉塵不易被水迅速有效地濕潤，因而降塵效果不佳，而在水中添加抑塵劑后，抑塵劑溶液大大增加了水溶液對粉塵的浸潤性，粉塵粒子原有的固-氣界面被固-液界面所代替，使液體對粉塵的浸潤程度大大提高，從而提高降塵效率。

抑塵劑除塵系統(tǒng)利用除塵水管和壓風(fēng)管路，通過專用的泡沫發(fā)生裝置，在水中加入一定比例的抑塵劑(發(fā)泡型)，引入風(fēng)壓，產(chǎn)生高倍數(shù)泡沫，產(chǎn)生的泡沫通過支架組件的噴頭噴灑至塵源，泡沫通過良好的覆蓋、濕潤、黏附等方式作用于粉塵，有效降低采掘面的粉塵濃度，改善工作環(huán)境，提高工作面迎頭能見度，確保安全生產(chǎn)。

圖1 抑塵系統(tǒng)裝置

1.3 系統(tǒng)特點

1) 泡沫可以完全覆蓋塵源，從根本上解決粉塵沉降與擴散；

2) 泡沫較液體表面積大幅度增大，增加與粉塵的碰撞幾率；

3) 泡沫具有很好的潤濕性和粘附性，粉塵被吸附的概率和速度提高數(shù)百倍；

4) 避免水霧除塵耗水量大而引起的綜掘機沉陷，提高工作效率；

5) 除塵效率提高，大力改善掘進機司機的視野，消除由此帶來的安全隱患，并提高生產(chǎn)效率；

6) 噴嘴的大開口設(shè)計能克服水中雜質(zhì)和煤渣的堵塞，保證系統(tǒng)的正常運行。

2 抑塵劑試驗情況

2.1 工作面基本情況

試驗地點為E1306上分層膠帶巷掘進工作面，煤層平均厚度為7.35 m，傾角為0～3°，以亮煤為主，具玻璃光澤、污手、性脆、階梯狀斷口、割理較發(fā)育等特點；做含氣試驗，多處見粒狀氣泡，持續(xù)時間較短；距煤層底板1.3 m有0.25 m厚的夾矸，夾矸為泥巖。

巷道設(shè)計長度1 196 m，掘?qū)? 100 mm，掘高3 600 mm，抑塵劑試驗時掘進至800 m；采用EBZ-160掘進機掘進，掘進排距1 m，每班掘進3排；雙路風(fēng)筒供風(fēng)(主風(fēng)筒雙級、副風(fēng)筒單級)，工作面供風(fēng)量1 400 m3/min；該面煤質(zhì)偏干，破碎程度高，產(chǎn)塵量大，且掘進期間現(xiàn)有噴霧容易堵塞，迎頭作業(yè)區(qū)域粉塵大，治理困難，實測總塵濃度達1 741 mg/m3，見表1。

2.2 抑塵劑試驗

將發(fā)泡主機安裝在E1306上分層膠帶巷掘進工作面綜掘機司機側(cè)掘進機箱體上部，將綜掘機自帶噴頭支架更換為CR-3-3專用發(fā)泡噴頭支架，使噴嘴成圓弧形分布，完全覆蓋塵源；連接配套高壓軟管，風(fēng)水壓力調(diào)整穩(wěn)定，正常發(fā)泡后進行試驗。試驗初期因工作面配風(fēng)量大、壓風(fēng)管路風(fēng)壓小，掘進機噴霧不能到達截齒部位，未達到預(yù)期效果。對試驗過程出現(xiàn)的問題進行改進后，于2019年7月25日在掘進機司機位、二運位進行了測塵，測試結(jié)果見表1。

表1 2019年7月25日測試數(shù)據(jù)

從測試數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)添加抑塵劑并打開噴霧時與只打開噴霧未添加抑塵劑相比，司機位呼塵和總塵分別降低了92.2%和83.3%；二運位置處呼塵和總塵分別降低了84.3%和80.9%，抑塵效果明顯。

3 使用抑塵劑除塵系統(tǒng)的優(yōu)化

1) 原掘進機外噴霧的改進。原噴霧裝置是設(shè)備自帶外噴霧裝置，噴霧以霧化為主，不適應(yīng)抑塵劑噴灑使用，需對外噴霧進行改造；同時實施風(fēng)水聯(lián)動，效果更佳，出水口大、射程遠，能保證水源覆蓋到截齒部位。

2) 工作面風(fēng)量影響。E1306膠帶巷掘進工作面采用雙路風(fēng)筒，分別為主風(fēng)筒雙級供風(fēng)(面向迎頭左路風(fēng)筒，接至迎頭5 m范圍)，副風(fēng)筒單級供風(fēng)(面向迎頭右路風(fēng)筒，接至迎頭15 m范圍)，優(yōu)點是掘進機司機位于左側(cè)(面向迎頭)，主風(fēng)筒距迎頭距離近、風(fēng)量大，掘進產(chǎn)塵后煤塵順著風(fēng)流從右側(cè)外出，司機處煤塵?。蝗秉c是掘進機外噴霧噴出的抑塵劑泡沫無法到達截齒部位及正前方煤體。

為此，對供風(fēng)風(fēng)機進行了調(diào)級處理，將主風(fēng)筒(迎頭5 m范圍的左路風(fēng)筒)調(diào)整為單級、副風(fēng)筒(迎頭15 m范圍的右路風(fēng)筒)調(diào)為雙級，工作面總體供風(fēng)量不變，迎頭風(fēng)量減少；為保證效果，同時將發(fā)泡主機供風(fēng)風(fēng)路由D13 mm改為D32 mm，通過兩項措施，降塵裝置產(chǎn)生的抑塵劑泡沫能全面覆蓋掘進機截齒部位及掘進正前方煤體，達到降塵目的。

4 結(jié) 語

粉塵的危害眾所周知，而粉塵是煤炭生產(chǎn)過程中的必然產(chǎn)物，如何有效防治粉塵是當(dāng)今煤礦的難題。抑塵劑除塵系統(tǒng)是近幾年發(fā)展起來的一項有效措施，降塵效果比較理想，但與國家標(biāo)準(zhǔn)相比，還有較大距離，如何探索發(fā)現(xiàn)新的防塵工藝、方法，不斷降低粉塵濃度，是永恒的課題。