綜采放頂煤工作面粉塵防治技術探討

張永祿

（山西煤炭運銷集團晉中有限公司，山西 晉中 030600）

礦井粉塵是影響煤礦井下安全開采的重要因素之一，礦井粉塵能夠導致很多危害，比如塵肺病和井下煤塵爆炸等[2]，除了這些危害以外，礦井粉塵還能夠加速井下的機械損壞，降低井下精密儀器的使用壽命，嚴重影響工作環境，從而增加意外事故等各種危害[3]。本文就放頂煤綜采工作面的粉塵防治措施和方法進行初步探討。

1 放頂煤工作面

1.1 綜采放頂煤技術

綜采放頂煤采煤技術是我國近年來采用的新型采煤技術方法之一，這種采煤方法主要是針對于厚煤層的開采，放頂煤開采方法優點很多，如勞動強度低、工作效率高等，得到了廣泛的應用。但是隨著這種放頂煤開采方法的推廣應用產生了諸多的問題，如工作面的粉塵問題，工作面開采強度高，產塵率高，導致井下礦塵濃度比較高。采用放頂煤采煤方法的綜采工作面在移動液壓支架是產生的粉塵屬于移動性粉塵，在工作面進行通風時，風流基本上難以得到控制，這就會導致礦塵揚起。經過多年的實踐應用，解決方案有二：一是移動液壓支架和放煤工序時采用自動噴霧裝置噴霧降塵，二是采用其它的防塵措施減少和降低粉塵的產生。

1.2 礦塵的來源及影響因素

采用放頂煤采煤方法的綜采工作面的粉塵來源主要是來自井下采煤機工作是產生的粉塵、工作面進風流帶來的粉塵、移動支架時產生的粉塵、運煤時產生的粉塵等等，這其中采煤機工作時產生的粉塵量最多，移動支架產生的粉塵量沒有采煤機工作時產生的粉塵多，移動支架產生的粉塵大約是采煤機工作時產生的粉塵量的35%。

采煤機在工作時產生的粉塵量多有很多種原因，如煤體的性質以及采煤機內部的噴霧裝置，采煤機的工作情況等等。移動支架是產生粉塵的原因也有很多，如煤體的性質以及煤層的厚度等，煤體本身的松軟性與移動支架時產生的粉塵量呈反比例的一個關系。

2 粉塵的防治

2.1 移動液壓支架和放煤時的噴霧降塵

移動液壓支架和放煤是采用放頂煤工藝的綜采工作面產生粉塵的兩個最為主要的來源，放煤時產生的粉塵量非常多產塵速度快，移動液壓支架時的產塵來源主要是支架后面的刮板運輸機的運行造成的，但是在支架后方受到四連桿以及高壓軟管等支架的部位的阻擋可能會造成支架的后方風速相對比較低，而且運輸機刮板處有一個比較寬敞的相連通空間，如果這個位置的粉塵沒有得到有效的沉降，那么可能會由于風流而產生粉塵的擴散問題。移動液壓支架產生的粉塵時間相對比較短，其粉塵主要產生在液壓支架之間以及支架的前半部位，但是位于工作面的風流所在部位，因此粉塵擴散比較快。

針對移動液壓支架和放煤時的情況，采取安裝自動噴霧裝置，使移動液壓支架和噴霧降塵同時進行，進行移動液壓支架和放煤噴霧降塵的一體化，如果液壓支架停止工作，自動噴霧裝置也會自動停止。為了保證移架時的噴霧裝置和其鄰近的支架噴霧裝置能夠同時噴霧降塵，在噴霧系統中安裝一個五通閥，針對鄰近的支架產生的擴散粉塵進行二次降塵處理，從而提高噴霧降塵最佳效果。另外采用經過磁化的噴嘴裝置，能夠改變水霧本身的性質，使水霧加強磁化，從而有利于水霧的吸塵，大大增強了降塵和除塵的效率。

2.2 破碎機與轉載點處的防塵

目前對破碎機和轉載點的除塵以及降塵方式，主要是對產塵來源進行封閉和壓氣噴霧，所采用的主要方式是利用水壓為3 MPa的噴霧，其中空氣的壓力為0.6 MPa，水的流量為8.5 L/min。破碎機利用這種降塵方式進行降塵時，其降塵率能夠達到88%，降塵效果非常好。采用電磁閥實施自動降塵是轉載點處的主要降塵措施，使用MPA型號的噴嘴，其采用的水壓也為3 MPa，其中每個轉載點處均設置三個噴嘴。采用這種方法的降塵率也達到了80%，降塵效果也非常好。

2.3 注水防塵

采用一定水壓的水注入到鉆孔中，從而把水注入到沒有進行開采的煤層中，以達到潤濕煤體的作用，從而提高煤體的含水量，以此降低煤層開采時產生的粉塵量，是放頂煤工綜采作面粉塵防治的主要措施，能夠有效的降低粉塵的含量。在煤層中注水時，注水參數至關重要，其能夠影響注水降塵的最佳效果，鉆孔的長度和直徑、孔之間的間距以及鉆孔封孔的方式和注水的多少等注水參數都對注水效果有影響。注水過程要考慮采煤工作面的應力變化過程，這樣才能明確注水的區域以及應力的承載。采煤面應力變化曲線見圖1。

圖1 采煤工作面應力變化曲線

圖2 工作面推進情況分析

根據工作面的應力變化曲線圖可以較好的分析煤層注水的最佳區域，能夠有效的提高注水降塵的效果。根據煤層應力應變曲線我們能夠更好的分析工作面的推進情況。工作面的推進情況見圖2。根據圖1和圖2的分析結果我們能夠更好的分析煤層注水的區域以及位置，從而能夠取得最佳的防塵效果。煤層注水的方式和位置分析見圖3。

圖3 煤層注水鉆孔布置方式及位置

采用圖3所示的煤層注水鉆孔布置方式經現場的實驗驗證表征，防塵效果很好，能夠保證降塵率達到60%，降塵效果非常好。這樣可以說明采用放頂煤工藝的綜采工作面能夠使用這類方法進行防塵，對現場施工有一定的理論指導作用。

3 結語

1）根據上述所分析的結果表明，礦井粉塵的來源主要是來自井下采煤機工作時產生的粉塵、工作面進風流帶來的粉塵、移動支架時產生的粉塵、運煤時產生的粉塵等。

2）采用上述三種粉塵防治技術，能夠有效的保證工作面的環境，降低采煤時產生的粉塵量，特別是進行煤層注水防塵，其效果對于整個采煤工作面都很有益處，降塵率很高。

〔1〕李慧杰.綜采放頂煤工作面防塵技術探討[J].山東工業技術，2013（7）：58-60.

〔2〕朱延霞.綜采放頂煤防塵技術研究[J].科技創業家，2012（15）：97.

〔3〕甘永林.簡析綜采放頂煤工作面防塵技術的應用[J].科技信息，2009（23）：1135.

〔4〕侯永平.綜采放頂煤工作面防塵技術在煤礦中的應用及其發展方向[J].煤，2008（1）：66-68.

〔5〕劉 斌.綜采放頂煤工作面防塵現狀及其發展[J].水力采煤與管道運輸，2006（3）：5-6+8+61.

〔6〕黃聲樹.放頂煤綜采面粉塵防治技術探討[J].工業安全與防塵，1994（3）：13-17.