論如何降低綜采工作面的粉塵濃度

張志勇+宋海波

摘要：綜合機(jī)械化采煤過程中會產(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(dá)到一定的濃度時，還會發(fā)生煤塵爆炸等惡性事故。故筆者結(jié)合工作經(jīng)驗，闡述了如何降低采煤工作面粉塵，并對防塵措施進(jìn)行相關(guān)的探討，具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：采掘工作面；粉塵濃度；降塵

一、概述

隨著大截深、大功率、大運輸量機(jī)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(dá)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(yán)重的威脅。煤礦主要產(chǎn)塵源是采掘工作面，其中尤以綜采工作面產(chǎn)塵濃度最高，在不采取任何措施的條件下，綜采工作面的粉塵濃度均可達(dá)5000～6000mg/m3。因此，研究適合我國煤礦井下采煤工作面生產(chǎn)技術(shù)條件的高效降塵系統(tǒng)，降低采煤工作面粉塵濃度，對于保障煤礦的安全生產(chǎn)和保護(hù)作業(yè)人員的身體健康均具有十分重要的意義。

二、降低采煤工作面粉塵濃度的措施

采煤機(jī)作業(yè)環(huán)節(jié)是采煤機(jī)快速切割煤體，造成煤體破碎和脫落，進(jìn)而進(jìn)入鏈板機(jī)的過程，所以，采煤機(jī)作業(yè)環(huán)節(jié)是采煤工作面產(chǎn)生大量粉塵的主要因素之一，因此，采煤機(jī)作業(yè)環(huán)節(jié)也是我們采煤工作面防塵的重中之重。

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(dá)8000mg/m3，嚴(yán)重污染作業(yè)環(huán)境。上述塵源有的隨時移動（如采煤機(jī)割煤、移架、放煤），不能用機(jī)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(kuò)散，是治理的難點。減少產(chǎn)塵量主要采用以下措施：

（一）合理選擇采煤機(jī)截割機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)

采煤機(jī)截割煤體，是最大的產(chǎn)塵源。合理選擇采煤機(jī)截割機(jī)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。

（二）采煤機(jī)高壓噴霧降塵

采煤機(jī)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(kuò)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(jī)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(jī)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(xì)、射程遠(yuǎn)、渦旋強(qiáng)度大、荷電性能強(qiáng)等優(yōu)點，可大大提高降塵效果。

（三）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(dá)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%。

（四）煤層注水防塵

根據(jù)地質(zhì)報告，對礦井煤層采用注水方式進(jìn)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。

（五）含塵風(fēng)流控制除塵

采煤機(jī)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(jī)工況和采取其它降塵措施的不同而異。一般認(rèn)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。

三、結(jié)束語

雖然我國在采煤工作面粉塵防治方面取得了很大進(jìn)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(xiàn)：

[1]煤炭科學(xué)研究總院重慶研究所.礦井粉塵譯文集[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1981.

[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)，2005，1.endprint