煤體快速自動預(yù)濕裝置的應(yīng)用研究

陳 華

（山西煤炭運銷集團同晟達煤業(yè)有限公司，山西 霍州 031400）

1 工程概況

山西煤炭運銷集團同晟達煤業(yè)公司位于臨汾市鄉(xiāng)寧縣臺頭鎮(zhèn)，當(dāng)前主要開采2#煤層。2103工作面走向長614m，傾向長140m，煤層起伏變化較大，煤層傾角平均7°，寬緩褶曲發(fā)育。煤層厚度變化為8.40～8.85m，平均8.58m。直接頂板為深灰色粉砂巖，易破碎冒落；直接底為粉細砂巖，上部以粉砂巖為主，中部巖石較碎，所采2#煤孔隙率為5.6%。

2103工作面主要采用的是雙巷交叉靜壓注水方式進行煤層預(yù)濕，具體見圖1所示。根據(jù)礦壓及深基孔觀測資料，設(shè)定注水超前距離為30～50m，終止注水超前距離為10m，對2103軌道平巷、2103膠帶平巷同時進行注水預(yù)濕。

圖1 煤層注水方法示意圖

2 2103工作面煤層注水存在的問題

在煤層的生成及其后的變質(zhì)、開采過程中，由于揮發(fā)物質(zhì)、瓦斯和水分的不斷泄出及壓力變化，煤體中自然形成了各類細微孔隙。采煤機割煤是通過截齒擠壓煤體，使煤體產(chǎn)生大小不等的斷裂面，脫離煤層后掉落，在這個過程中大量粉塵由內(nèi)向外沿斷裂面涌出，而大部分斷裂面是沿煤體原有裂隙由外向內(nèi)產(chǎn)生的，煤層預(yù)濕的目的便是封堵這些孔隙，阻止煤體斷裂時粉塵的涌出。

同晟達煤礦所采2層煤孔隙率為5.6%，注水較困難，注水前煤的原始水分含量為3.17%。在實施靜壓注水后，動壓區(qū)水分增加量為0.65%～0.95%，一般在0.65%左右；而靜壓區(qū)的水分增加量在0.21%～0.35%之間，一般在0.2%左右。注水效果不理想。

根據(jù)生產(chǎn)安排，2103綜放工作面每天割煤4刀，進尺2.5m，回采速度相對較慢，采煤機停機時間間隔較長，采煤過程中產(chǎn)生的粉塵很容易吸附在煤壁及工作面設(shè)備上，在采煤機割煤時極易造成二次揚塵，同時煤壁表面水分在風(fēng)流的作用下會很快蒸發(fā)，在空氣較為干燥的冬季這種現(xiàn)象尤為突出，進一步降低了注水的防塵效果。

3 煤體快速自動預(yù)濕裝置的開發(fā)與應(yīng)用

同晟達煤礦針對以上存在的問題，自主研發(fā)了煤體快速自動預(yù)濕裝置，該裝置通過割煤前2～5min快速對干燥的煤體進行預(yù)濕，潤濕干燥煤體，封堵煤體孔隙，減少割煤過程中煤體斷裂所產(chǎn)生的粉塵。

3.1 系統(tǒng)自動控制原理

該裝置由支架液壓系統(tǒng)、聯(lián)動控制系統(tǒng)和高壓噴頭組成。利用綜放工作面液壓支架所帶的收縮前插板的液壓控制器，在控制器的兩根連接管上通過三通并聯(lián)一個雙液雙控閥，雙液雙控閥起到了液壓供水控制轉(zhuǎn)換的作用。當(dāng)支架工收前插板時，雙液雙控閥受液壓控制使供水端管路導(dǎo)通，高壓噴霧開始噴霧，從而實現(xiàn)了前插板液壓控制和預(yù)濕裝置的聯(lián)動，如圖2所示。

圖2 煤體快速自動預(yù)濕裝置及控制系統(tǒng)示意圖

3.2 自動預(yù)濕裝置防塵原理

（1）預(yù)濕煤體，封堵、濕潤煤體表面裂隙，增加煤體表面含水量，減少割煤過程中煤體斷裂產(chǎn)生的煤塵，強化煤層注水防塵效果。

（2）對即將回采的煤體表面直接沖刷，清理煤體表面浮煤，避免割煤過程中的二次揚塵。

（3）因該噴霧距離割煤位置較近，且噴霧位置位于前插板靠近煤體側(cè)，一般架間噴霧很難噴到這個位置，是對架間噴霧很好的補充，確保了架間噴霧的全斷面除塵。

3.3 自動預(yù)濕裝置的安裝與應(yīng)用

如圖2所示，對液壓支架原有的供水系統(tǒng)進行了改造，在支架的前插板與護幫板連接處增加了2個高壓噴頭，噴頭朝向煤壁呈50°，收起插板時，噴霧基本可以覆蓋煤壁，噴霧供水使用Φ13膠管與工作面主供水管路相連。雙液雙控閥安設(shè)在支架操作臺一側(cè)，使用Φ13高壓供液膠管與支架前插板的控制閥相連。

4 降塵效果分析

為檢測該設(shè)備運行后的防塵效果，針對割煤工序進行了粉塵測定，測點位置為割煤機下風(fēng)側(cè)10～20m處，由通防工區(qū)測塵工負責(zé)，明確專人、固定儀器進行采樣，原始記錄如表1所列。

表l 煤體快速自動預(yù)濕裝置使用前后降塵效果對比

從表1測定的數(shù)據(jù)可以看出，綜放工作面煤壁快速自動預(yù)濕裝置在應(yīng)用過程中，工作面產(chǎn)塵量明顯下降，全塵濃度下降率在18%左右，而呼吸性粉塵下降較為明顯，為23%左右，達到了預(yù)期目的。

5 結(jié)論

通過綜放工作面煤體快速自動預(yù)濕裝置的研究和在2103工作面的現(xiàn)場成功應(yīng)用，取得了較為明顯的防塵效果，對保護職工的人身安全和身體健康極為有利，具有推廣價值。

（1）采用了自動控制原理，無需操作即可自動工作，在未增加支架工的勞動強度的基礎(chǔ)上，達到了除塵降塵的目的。

（2）設(shè)備改造簡單，只在原來液壓和噴霧系統(tǒng)上增加了雙液雙控閥和數(shù)根膠管、噴頭，均屬不易損壞的部件，除定期清理噴頭外，基本無需維護。

（3）快速預(yù)濕裝置的使用可起到預(yù)濕煤體、沖刷附著煤塵和攔截浮塵的作用，降塵效果明顯。