綜采工作面高效降塵技術研究

劉建華

·試驗研究·

綜采工作面高效降塵技術研究

劉建華

（西山煤電（集團）公司官地礦，山西 太原 030022）

采煤過程中，由于割煤、移架、運輸引起的高濃度粉塵，使綜采工作面的煤塵濃度常常超過1 000 mg／m3，煤塵的粒徑通常以μm計算，可以長時間隨空氣流動、不易沉降，如果不能在瞬間控制，勢必迅速在受限空間內蔓延積聚，從而造成空氣質量惡化，影響從業人員身體健康，這是引起塵肺等呼吸系統疾病的重要因素。針對煤塵表面普遍帶有負電、疏水，顆粒微細等特點，在分析研究其性質的基礎上，進行煤塵高效抑制，可達到高效降塵的目的。

綜采工作面；高效；抑塵；降塵；研究

1 煤塵的基礎性質分析

采集西山煤電（集團）公司官地礦有代表性的井下工作面煤塵樣，進行系統的基礎性質，特別是潤濕性質分析研究，主要內容包括：

1）煤巖和煤質特征分析。a）煤巖性質分析。利用Leitz－101煤巖顯微鏡進行煤巖組成分析，利用MPV－III顯微光度計測定煤的反射率。b）煤的工業分析和元素分析，利用Leco MAC分析儀進行工業分析和元素分析。c）煤塵的灰分分析。擬利用化學分析、XRD和SEM分析，研究該礦煤塵的灰分組成。

2）揚塵機理分析。a）利用測塵儀測定井下工作面的煤塵濃度變化，初步搞清起塵和揚塵機理，同時收集煤塵樣品進行下一步的分析和對比研究。b）利用模擬裝置研究煤塵的傳輸和運移過程，并基于流場計算，建立煤塵傳輸和運移模型。c）利用SEM和激光粒度分析儀測定煤塵的粒度組成。

3）煤的潤濕性質分析研究。a）煤塵的表面性質。利用FTIR等方法研究煤的表面官能團及其變化；利用Zeta Master電位測定儀測定煤塵的表面電位。b）煤塵的結構特征。利用SEM、EDX等手段研究煤塵的微觀形貌、表面形態、結構特征，初步測定煤塵顆粒的形狀參數。c）煤塵的潤濕性質。利用沉降法和滲透法，分別測定煤塵在水介質以及添加不同表面活性劑后的潤濕性能；通過分析研究，找出測定煤塵潤濕性能的合適方法，初步建立煤塵潤濕性與煤質指標、包括灰分和灰成分、表面官能團之間的定量關系，進一步選擇能夠顯著改善煤塵潤濕性能的表面活性劑。

2 抑塵劑的開發及與煤塵適應性的研究分析

在進行煤塵潤濕性研究的基礎上，開發適合于該礦高效潤濕抑制用的抑塵劑，進一步進行與煤塵“適應性”的研究，做到“煤性”與“潤濕性”的匹配；在實驗室模擬噴霧試驗臺上進行噴霧降塵示范試驗，以確定合適的噴霧壓力、抑塵劑添加量、水質指標對降塵效果的影響，得出優化噴霧降塵工藝的條件和參數，為現場工業性應用提供基礎數據。

3 水質穩定性試驗

抑塵劑只有在水介質中充分溶解、完全分散，才能發揮良好的抑塵效果。為此，需進行井下水質調查與水質穩定性分析。

在收集相關水質分析數據的基礎上，初步判斷官地礦井下水質穩定性，如果水質不夠穩定的話，首先需要進行適當處理，以保持礦井水質穩定。

4 井下工作面高效降塵工業性試驗

在以上研究的基礎上，在官地礦井下工作面進行高效降塵工業性試驗，主要內容包括：

1）噴霧系統調查與必要的改造和完善。

2）抑塵劑添加系統的安裝。

3）官地礦井下工作面高效抑塵工業性試驗。

4.1 試驗方法

高效降塵示范試驗分兩步進行：第一步采用人工添加方式，于2012年8月26日—2012年8月31日，利用22606綜采工作面現有噴霧泵站，按0.5‰～0.8‰的比例將LDC型抑塵劑人工添加到水箱，通過噴霧泵站送至采煤機內、外噴霧系統，實施綜采工作面的高效降塵試驗；第二步安裝自動添加裝置采用自動添加方式，于2012年12月1日—2012年12月13日，在22606綜采工作面，利用自動添加裝置分別按照0.1‰、0.3‰及0.5‰的比例將抑塵劑加入噴霧水箱，通過泵站使水溶液增壓后送至采煤機內、外噴霧，在截割和落煤區形成水幕，使粉塵快速潤濕、團聚而降落除塵。

4.2 降塵原理

抑塵劑添加進水箱后，可以快速分散在水中，隨噴霧系統形成含有抑塵劑的霧滴，霧滴作用于粉塵后可以迅速潤濕粉塵，并促使細粒粉塵團聚而快速下沉，達到高效降塵的目的。

4.3 示范試驗結果分析

1）高效抑塵劑降塵試驗由該礦綜采二隊、測塵員等共同完成。粉塵濃度檢測由通風科測塵員按照稱重法進行，同時對加入抑塵劑前后工作面的粉塵濃度進行現場實測。

2）測塵點選在22606綜采工作面33、47及68號液壓支架附近，測塵方法參照國家相關標準，對加入抑塵劑前連續測塵3天，采用人工添加和自動添加裝置添加后同樣連續測塵3天。官地礦22606工作面高效降塵示范試驗實測數據及降塵率計算結果見表1～3。

4.3.1 降塵率計算

降塵效率按照MT／T712－1997標準公式進行計算，總除塵效率：

式中：

η—總粉塵除塵效率，%；

C1—采取防塵措施前的總粉塵濃度，mg／m3；C2—采取防塵措施后的總粉塵濃度，mg／m3。

表1 未加抑塵劑的測塵數據

表2 人工添加抑塵劑后的測塵數據

4.3.2 實測數據

1）未加抑塵劑全塵平均值：403.5 mg／m3，未加抑塵劑呼塵平均值：173.8 mg／m3。

2）人工加入抑塵劑后全塵平均值：80.7 mg／m3，人工加入抑塵劑后呼塵平均值：34.7 mg／m3。

3）采用自動添加裝置加入抑塵劑后全塵平均值：82.4 mg／m3，采用自動添加裝置加入抑塵劑后呼塵平均值：28.0 mg／m3。

4）利用自動添加裝置按0.5‰的配比加入抑塵劑，使全塵平均值達：72.3 mg／m3，使呼塵平均值達：24.0 mg／m3。

4.3.3 降塵效率計算

1）手工加入抑塵劑后提高的全塵降塵效率：

表3 安裝添加裝置后自動添加抑塵劑的測塵數據

η全塵提高＝（403.5－80.7）／403.5＝80%手工加入抑塵劑后提高的呼塵降塵效率：η呼提高＝（173.8－34.7）／173.8＝80.02% 2）采用自動添加裝置加入抑塵劑后提高的全塵降塵效率：

η全塵提高＝（403.5－82.4）／403.5＝79.6%

采用自動添加裝置加入抑塵劑后提高的呼塵降塵效率：

η呼提高＝（173.8－28.0）／173.8＝83.9%

3）利用自動添加裝置按0.5‰的配比加入抑塵劑后提高的全塵降塵效率：

η全塵提高＝（403.5－72.3）／403.5＝82.1%

利用自動添加裝置按0.5‰的配比加入抑塵劑后提高的呼塵降塵效率：

η呼提高＝（173.8－24.0）／173.8＝86.2%

5 結 論

22606綜采工作面通過實施高效降塵技術示范試驗，取得了良好的降塵效果。

1）采用人工添加抑塵劑后全塵降塵效率提高了80%；呼吸性粉塵降塵效率提高了80.02%。

2）采用自動添加裝置按照0.1‰、0.3‰及0.5‰的比例分別加入抑塵劑后，全塵降塵效率提高了79.6%；呼塵降塵效率提高了83.9%。

3）采用自動添加裝置按0.5‰的配比加入抑塵劑后全塵降塵效率提高了82.1%；呼塵降塵效率提高了86.2%。

4）實驗結果表明，利用自動添加裝置按0.5‰的配比加入抑塵劑，可有效地進行綜采工作面高濃度粉塵的抑制，以達到高效降塵之目的。

Research on High Efficiency Dust Fall Technology in Fully Mechanized Working Face

Liu Jian－hua

In the process of coalmining，because of coal cutting，supportmoving and transport caused high concentration of dust，coal dust concentration in fullymechanizedmining face is usually more than 1 000mg／m3，the particle size of coal dust is calculated byμm，can floWfor a long time and it is not easy to sink.If the coal dust can not be instantly controlled，itwill rapidly spread and accumulate in a limited space，thus lead to the deterioration of air quality and harMthe physical health of employees.It is thought to be an important factor of causing respiratory diseases such as pneumoconiosis and other.Based on the characteristics that coal surface is generally with negative charged，hydrophobic and tiny particles，through the analysis of its nature，will efficiently inhibit coal dust，can achieve the purpose of efficient dust fall.

Fullymechanized mining face；High efficient；Dust suppression；Dust fall；Research

TD714

B

1672－0652（2013）04－0004－03

2013－01－29

劉建華（1969—），男，山西臨猗人，2005年畢業于中央黨校，工程師，主要從事科研管理工作（E－mail）xxzxhubo＠163.com