煤礦綜采放頂煤工作面高濃度粉塵的綜合防治

摘要：綜采放頂煤作為一種采煤方式，具備高產(chǎn)、高效、低耗等優(yōu)點，但是存在防治粉塵難度系數(shù)大的弊端。本文通過介紹防治綜放面高濃度粉塵的總體思路，詳細闡述防治綜放面粉塵的措施和方案，為煤炭開采工作提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：綜放工作面 粉塵 防治

1 概述

綜采放頂煤作為一種采煤工藝，憑借其高產(chǎn)、高效、低耗等優(yōu)點，在我國煤礦開采中得到廣泛地推廣和運用。但是這種采煤方式存在一些固有的弊端，如開采強度大、產(chǎn)生粉塵的塵源廣、粉塵產(chǎn)量比較高等。因此，防治粉塵的難度系數(shù)比較大。為了防治高濃度的粉塵，根據(jù)多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，可以通過一些簡單思路和具體防治方案對高濃度粉塵進行處理。

2 防治綜放面高濃度粉塵的總體思路

在綜放工作面采煤過程中，作業(yè)的采煤機和液壓支架移架都是構(gòu)成移動性的塵源，再加上工作面的直流通風，更加難以控制風流流場。因此，通過標本兼治的方法對該作業(yè)場所的粉塵進行治理：一是控制減少粉塵的產(chǎn)生；二是針對塵源的特點，采取相應的防治措施。

3 防治綜放面粉塵的技術(shù)方案及效果

3.1 向綜放工作面煤層注水

通過向煤層注水進而減少粉塵的產(chǎn)生，對綜采放頂煤工作面來說，注水對煤體起到軟化的作用。通過采用雙向扇形鉆孔布置和三巷鉆孔（如圖1所示）長鉆孔靜壓注水的方式進行處理，使綜放面厚煤層中頂層煤炭得到了較好地濕潤。

對于五家煤礦工作面而言，該煤層屬于難注水煤層，煤層的自然孔隙率僅為2.76%，透水性系數(shù)為0.01536。所以，通過在原始應力區(qū)進行注水，注水效果不盡人意。因此，利用工作面的動壓區(qū)，借助礦山壓力產(chǎn)生的次生裂隙對煤層進行注水。根據(jù)觀測礦山工作面壓力以及研究分析頂板位移規(guī)律資料，在靠工作面一端60m左右范圍內(nèi)的回風巷，以及靠工作面35m左右范圍內(nèi)的進風巷，受礦山壓力和頂板位移的影響，煤層中出現(xiàn)較發(fā)育的次生裂隙，大大提高了煤層的滲透性，在一定程度上降低了注水壓力。因此，在距工作面（35～40）m的注水區(qū)域開始注水，注水時間約8天，距離工作面（5～6）m時停止注水。對五家煤礦注水過程中的具體注水參數(shù)如下：

①單孔注水量

回風巷上孔注水量為Qs=127m3，下孔注水量為Qx=104m3，進風巷注水量為Qj=166m3。

②注水壓力

防塵用水靜壓在（3.0～4.0）MPa之間，能滿足上述要求。

③注水時間

總的注水時間T=8.3d。

④單孔注水流量

回風巷上孔為qs=11l/min，下孔為qx=9l/min，進風巷鉆孔為qj=14l/min。

通過向工作面注水，煤的實際含水量達到1.4～1.8%，通常情況下，注水量大于1%對防塵具有非常好的效果。

3.2 采煤機輔助噴霧降塵

綜放工作面的產(chǎn)塵塵源主要是采煤機的割煤過程，該過程產(chǎn)生的粉塵約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。在靠近人行道一側(cè)的滾筒搖臂上設(shè)置一組弧形的噴嘴組，進行噴霧時，在靠近人行道一側(cè)的滾筒上形成一道徑向噴霧的屏障。與此同時，還可以將噴嘴設(shè)置在液壓支架探梁上，通過采煤機部位控制這些噴嘴進行噴霧，從而在采煤機上方形成第二道噴霧屏障，進而起到降塵的作用。此外，分別在采煤機的兩端設(shè)置兩個噴嘴，在采煤機進行采煤過程中，將第二道霧屏進行延伸，進而強化控塵降塵的作用，如圖2所示。通過這兩道噴霧屏障：一方面阻斷粉塵向人行道方向擴散；另一方面可以發(fā)揮降塵的作用。

在采煤過程中，通過實施上述方案，在降塵率方面，在采煤機司機處達到了82.6%，在采煤機下風10～15m處達到81.7%，降塵效果十分理想。

3.3 液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵

綜放工作面另外兩個主要產(chǎn)塵塵源分別是液壓支架移架和放煤，此處產(chǎn)生的粉塵約占綜放面粉塵產(chǎn)出量的30%左右，也是綜放工作面重點的防塵對象。

液壓支架移架產(chǎn)生的粉塵特點是：粉塵產(chǎn)生在移架作業(yè)（降柱、拉架、升柱）過程中，產(chǎn)生粉塵的時間比較短；粉塵主要在液壓支架間產(chǎn)生，特別是在液壓支架前半部分產(chǎn)生粉塵，并且處于工作面采場主風流中，在風流作用下產(chǎn)生的粉塵比較容易擴散。

放煤口放煤時產(chǎn)生的粉塵具有的特點是：在放煤作業(yè)時產(chǎn)生粉塵，粉塵在初始放煤階段產(chǎn)生的量最大；在液壓支架后部的刮板運輸機處產(chǎn)生粉塵；因支柱、四連桿、高壓軟管等支架零部件的阻礙，使得支架后部相對于支架前部主風流來說風速比較小。但是在后部輸送機刮板處有一連通空間，空間比較寬闊，這里的粉塵如果在放煤時沒有被沉降，那么很容易隨風流沿此通道向下風鄰架進行擴散。

根據(jù)液壓支架移架、放煤產(chǎn)塵的特點，通過采取下列措施進行降塵處理：

①在液壓支架移架和放煤過程中，設(shè)計一種控制閥進行自動噴霧，將噴霧降塵與控制液壓支架動作的液壓系統(tǒng)進行同步運行，從而將噴霧降塵實現(xiàn)自動化處理，實現(xiàn)作業(yè)產(chǎn)塵與自動噴霧降塵同步進行，當移架和放煤作業(yè)結(jié)束時，噴霧降塵自動停止。

②為了實現(xiàn)移架自動噴霧并且下風鄰架也同時自動噴霧，通過在噴霧系統(tǒng)附加一個組合五通閥，對于下風鄰架擴散的粉塵進行二次噴霧降塵，進而強化噴霧降塵的效果。

③通過設(shè)計磁化噴嘴，改善水霧的物理特性，使水進一步磁化，增加水霧對粉塵的吸附能力。

在五家煤礦采煤工作面通過采用上述技術(shù)措施進行現(xiàn)場試驗，取得的降塵效果十分理想，簡化了噴霧系統(tǒng)的管路，同時實現(xiàn)了下風鄰架的噴霧；平均降塵率方面，液壓支架移架處達到了81%，放煤口放煤處達到了84.2%。

3.4 破碎機及轉(zhuǎn)載點的降塵措施和效果

通過破碎機進行降塵，對塵源采用密閉、壓氣噴霧的方式進行控塵降塵處理，采用水壓力為2.0Mpa盡心噴霧，壓縮空氣壓力0.4MPa，噴霧水流量7.9l/min，利用上述方式進行降塵，降塵效果十分理想，降塵率高達85.1%。采用電磁閥對轉(zhuǎn)載點進行自動噴霧降塵，選用WPB噴嘴，水壓2.0MPa，噴嘴流量6.2l/min，每個轉(zhuǎn)載點分別設(shè)置兩個噴嘴。根據(jù)兩個轉(zhuǎn)載點進行降塵效果分析：降塵率分別為：放煤刮板輸送機轉(zhuǎn)載點為81.5%，采煤刮板輸送機轉(zhuǎn)載點為81%，降塵效果較好。

4 結(jié)論

研究分析煤礦綜采放頂煤工作面產(chǎn)生粉塵的具體原因，采用標本兼治的方法，根據(jù)具體塵源的特點，采取不同的技術(shù)措施，進行綜合防治，效果較為理想。

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作者簡介：

茹彩金（1963-），男，遼寧朝陽人，礦長，高級工程師，采礦技術(shù)。