對降低采掘工作面粉塵濃度的認識

摘要：煤礦開采過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵不僅使勞動條件惡化，危害工人身體健康，降低設(shè)備的使用壽命，達到一定的濃度時，還會發(fā)生煤塵爆炸等惡性事故。本文根據(jù)工作實際，對降低采掘工作面防塵措施進行相關(guān)的探討。

關(guān)鍵詞：采掘工作面 粉塵濃度 降塵

0 引言

隨著大截深、大功率、大運輸量機械化采煤設(shè)備的使用，以及隨著采區(qū)的延伸，工作面巷道運輸距離的加長、轉(zhuǎn)載點的增加，使得工作面空氣中粉塵的含量居高不下。同時隨著放頂煤工藝的應(yīng)用，在頂煤放落和支架前移的過程中產(chǎn)生的煤塵，又大大加劇了煤塵濃度。煤礦開采過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵不僅使勞動條件惡化，降低作業(yè)地點生產(chǎn)人員視線，危害工人身體健康，影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，降低設(shè)備的使用壽命；達到一定的濃度時，還會發(fā)生煤塵爆炸等惡性事故，給職工人身安全造成嚴重的威脅。煤礦主要產(chǎn)塵源是采掘工作面，其中尤以綜采綜掘工作面產(chǎn)塵濃度最高，在不采取任何措施的條件下，綜采綜掘工作面的粉塵濃度均可達1000～3000mg/m3。因此，研究適合我國煤礦井下采掘工作面生產(chǎn)技術(shù)條件的高效降塵系統(tǒng)，降低采掘工作面粉塵濃度，對于保障煤礦的安全生產(chǎn)和保護作業(yè)人員的身體健康均具有十分重要的意義。

1 地質(zhì)概況

西北某礦區(qū)礦井煤炭資源較豐富，有可采及局部可采煤層8層，煤層傾角37～47°。井田內(nèi)各煤層頂?shù)装寰鶠椴环€(wěn)定頂?shù)装濉８鶕?jù)地質(zhì)報告提供資料，井田內(nèi)的煤塵火焰長度＞400mm，巖粉量＞50%，各煤層煤塵均有爆炸性。根據(jù)地質(zhì)報告提供，井田內(nèi)各煤層原煤空氣干燥基水分（Mad）在1.55%～14.87%之間，浮煤空氣干燥基水分（Mad）含量在1.52%～15.20%之間，屬低、中水分煤。本礦井在+450m水平相對瓦斯涌出量為26.41m3/t，絕對瓦斯涌出量為65.02m3/min，礦井的瓦斯涌出量較大。礦井瓦斯等級為高瓦斯。

2 降低采掘工作面粉塵濃度的措施

礦井采掘工作面采取綜合防塵措施主要有：掘進工作面主要消除爆生粉塵，應(yīng)采取濕式鑿巖、噴霧灑水、選擇適當(dāng)?shù)木植砍龎m系統(tǒng)、風(fēng)流凈化、機械捕塵、個體防護等綜合防塵措施；回采工作面采取煤層注水、采空區(qū)灌漿、噴霧灑水、通風(fēng)除塵、個體防護等綜合防塵措施；對裝載點、卸載點、煤流運輸、儲存等產(chǎn)生粉塵地點，采用噴霧灑水、控制風(fēng)速、清掃沖洗、水幕隔爆等綜合防塵措施。

2.1 采煤工作面防塵 采煤工作面，尤其是綜采放頂煤工作面是礦井人員設(shè)備集中、塵源多而粉塵濃度大的工作場所。對于綜采放煤系統(tǒng)，其原始瞬時總粉塵濃度高達8000mg/m3(一般機采約5000～6000mg/m3)，嚴重污染作業(yè)環(huán)境。上述塵源有的隨時移動（象采煤機割煤、移架、放煤），不能用機械密封方式罩封，并且這幾個塵源又都處于主風(fēng)流中易于擴散，是治理的難點。減少產(chǎn)塵量主要采用以下措施：

2.1.1 合理選擇采煤機截割機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù) 采煤機截割煤體，是最大的產(chǎn)塵源。合理選擇采煤機截割機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，對抑塵有很大作用。截齒的類型、尺寸、數(shù)量、銳度、間距、截割速度、截割深度、牽引速度都與產(chǎn)塵量有密切關(guān)系。截齒選型應(yīng)以煤的性質(zhì)和煤層條件為依據(jù)。對裂隙較發(fā)育的脆性硬煤，鎬形齒比刀形齒產(chǎn)塵少；裂隙不發(fā)育的硬煤，刀形齒比鎬形齒產(chǎn)塵量少得多。夾矸多的煤層適宜用重型截齒。采用數(shù)量較少并保持鋒利的截齒，產(chǎn)塵量小，反之則產(chǎn)塵量大。滾筒葉板的螺旋角越大，越易揚塵，螺距越小，產(chǎn)塵量越多。

截割速度、截割深度、牽引速度三個工作參數(shù)密切相關(guān)，應(yīng)綜合選擇：加快牽引速度，同時降低滾筒轉(zhuǎn)速（截割速度），可選出單位產(chǎn)塵量最低的最佳匹配值。滾筒慢轉(zhuǎn)速，截齒粗齒化，能減少產(chǎn)塵量，加大截割深度，同時加快牽引速度，可在很大范圍內(nèi)降低單位產(chǎn)塵量。加大截割厚度，同時降低滾筒轉(zhuǎn)速，可取得單位產(chǎn)塵量最低的效果。

2.1.2 采煤機高壓噴霧降塵 采煤機是回采工作面產(chǎn)塵最大且最難控制的塵源。由于其隨時移動并處于風(fēng)流之中，粉塵易于擴散飛揚，目前國內(nèi)外普遍用內(nèi)外噴霧來實現(xiàn)降塵。我國采煤機內(nèi)噴霧降塵效果一般不太理想，現(xiàn)有的外噴霧效果亦較差，粉塵濃度仍然很大而污染環(huán)境。其主要原因是壓力低（≤3.5MPa），噴嘴噴口直徑大（一般＞1mm）。而本礦井要求采煤機采用高壓水噴霧，噴霧壓力為5.5MPa，耗水160L/min，噴頭噴口直徑較小，使其具有霧粒細、射程遠、渦旋強度大、荷電性能強等優(yōu)點，可大大提高降塵效果。

2.1.3 液壓支架移架和放煤口自動噴霧降塵 在液壓支架上安裝噴霧控制閥，當(dāng)降柱和放煤時，通過支架的液壓系統(tǒng)輸送給控制閥液壓信號，控制閥水路開啟實現(xiàn)噴霧降塵；移架和放煤過程中繼續(xù)噴霧，當(dāng)升柱和關(guān)閉放煤時，支架的液壓系統(tǒng)又輸送給控制閥信號，關(guān)閉水路停止噴霧，從而實現(xiàn)放煤和移架的自動噴霧降塵。其降塵率可達74%以上。另外，前些年推廣應(yīng)用的帶頂移架，減少了頂梁上方的碎石墊層，減少塵量約80%。

2.1.4 煤層注水防塵 根據(jù)地質(zhì)報告，本礦井煤層采用注水方式進行防塵。煤層注水方式是指鉆孔長度、位置和方向的概念，一般分為長孔、短孔、深孔和巷道注水等四種注水方式。根據(jù)本礦煤層賦存的特點，采區(qū)巷道的布置方式、采煤方法等情況，并借鑒其它礦井的實際經(jīng)驗，設(shè)計采用長孔注水方式。在工作面回風(fēng)順槽中平行于工作面向煤體打長鉆孔注水，鉆孔沿煤層均勻布置，鉆孔口布置在巷道中距底板1.5m左右處。

2.1.5 含塵風(fēng)流控制除塵 采煤機組與液壓支架選定后，工作面的斷面有一定的范圍和相應(yīng)的風(fēng)速。從工作面防塵出發(fā)，有一最佳排塵風(fēng)速，其值的大小隨煤體水分、采煤機工況和采取其它降塵措施的不同而異。一般認為采煤工作面最佳排塵風(fēng)速1.4～1.6m/s，采取防塵措施后，可增加到2～2.5m/s。采煤工作面是一個塵源多又分散的工作場所，必須對整個工作面實施綜合防降塵措施，才能夠使整個工作面的粉塵濃度有效地降低。

2.2 掘進工作面防塵 掘進工作面配備礦用高壓遠程強霧滅塵設(shè)備，可以根據(jù)放炮時的沖擊波自動延時打開供水系統(tǒng)，產(chǎn)生大量強霧化水滅塵。井下鉆爆掘進工作面使用的鑿巖機及煤電鉆均應(yīng)采用濕式鉆眼，其降塵率為60%～90%。使用水炮泥的降塵率可達到80%～90%，同時還可降低炮煙量及空氣的有害氣體。

3 結(jié)束語

針對采掘工作面產(chǎn)塵的具體原因，通過綜合防治技術(shù)的全面實施，有效地降低了粉塵濃度的產(chǎn)生，從某種程度上改變了礦工的井下作業(yè)環(huán)境。雖然我國在粉塵防治方面取得了很大進步，新技術(shù)、新工藝、新方法、新設(shè)計、新產(chǎn)品、新材料不斷推出，但與現(xiàn)場需求還有差距，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)重點研究物理化學(xué)防塵技術(shù)和實用新型除塵器，以使我們的除塵系統(tǒng)向系統(tǒng)化、大型化、智能化、節(jié)能型方向發(fā)展。

參考文獻：

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[2]王開松，李武.綜采工作面的煤塵綜合防治[J].煤炭科學(xué)技術(shù).2005年1月.