W型通風(fēng)綜采工作面生產(chǎn)期間粉塵分布規(guī)律研究

韓院生

(潞安化工集團(tuán) 王莊煤礦，山西 長治 046031)

近些年來，已經(jīng)有多種除塵技術(shù)手段及措施應(yīng)用于國內(nèi)外，這些除塵設(shè)備在防治粉塵上起到了極其重要的作用。現(xiàn)如今，由于對綜采巷道粉塵分布情況認(rèn)識(shí)模糊，而且對其缺乏定量分析，目前的技術(shù)設(shè)備沒有起到滿意的降塵除塵效果。本文以某礦7105W型通風(fēng)工作面為背景，通過對工作面不同地點(diǎn)粉塵進(jìn)行測定，分析W型通風(fēng)工作面粉塵分布規(guī)律，為降低工作面的粉塵濃度以及完善綜合防塵措施提供指導(dǎo)意見[1-3]。

1 工作面基本概況

7105回采工作面通風(fēng)方式為“W”型通風(fēng)方式，工作面配風(fēng)量2 570 m3/min，如圖1所示。7105工作面各巷道長度均為1 965 m，切眼長252 m。本工作面采用走向長壁低位放頂煤采煤法，循環(huán)進(jìn)度0.8 m，循環(huán)產(chǎn)量為1 772 t，日計(jì)劃循環(huán)數(shù)4個(gè)。工作面3組排頭架、3組排尾架，164組正規(guī)架，支架從運(yùn)巷往進(jìn)風(fēng)巷方向進(jìn)行編號(hào)，81～85號(hào)支架正對回風(fēng)巷。

2 現(xiàn)場粉塵測定方案

2.1 工作面測點(diǎn)

采煤班從9號(hào)支架開始每隔10個(gè)支架為1個(gè)測點(diǎn)；檢修班從18號(hào)支架開始，每隔15個(gè)支架為1個(gè)測點(diǎn)，進(jìn)風(fēng)巷側(cè)的89號(hào)～164號(hào)支架，隔10個(gè)支架為1個(gè)測點(diǎn)。

2.2 采煤機(jī)測點(diǎn)

距離采煤機(jī)滾筒5 m、10 m、15 m、30 m、50 m處附近；采煤機(jī)司機(jī)位置；注意區(qū)分采煤機(jī)移動(dòng)方向，上移和下移時(shí)分別測定(順風(fēng)割煤和逆風(fēng)割煤)[5]。

3 工作面順逆風(fēng)割煤粉塵濃度分布

由于現(xiàn)場條件所限，采煤機(jī)機(jī)道空間采樣困難，因此測定采煤機(jī)在工作面割煤行進(jìn)時(shí)的采樣點(diǎn)，只在支架內(nèi)行人道的呼吸帶上沿程布置采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣分析，研究采煤機(jī)在不同區(qū)段(近運(yùn)巷側(cè)和進(jìn)風(fēng)巷側(cè))順逆風(fēng)割煤時(shí)采煤機(jī)前后的全塵、呼吸性粉塵濃度的變化規(guī)律，以采煤機(jī)滾筒為起始，下風(fēng)向?yàn)檎较颍巷L(fēng)向?yàn)樨?fù)方向，測試結(jié)果見表1。繪制采煤機(jī)在不同區(qū)段順逆風(fēng)割煤時(shí)采煤機(jī)前后粉塵濃度分布，如圖2和圖3所示。

表1 不同區(qū)段順逆風(fēng)割煤粉塵濃度分布

圖2 近進(jìn)風(fēng)巷區(qū)段順逆風(fēng)割煤粉塵濃度分布規(guī)律

3.1 近進(jìn)風(fēng)巷區(qū)段順逆風(fēng)割煤粉塵濃度分析

如圖2所示，綜采工作面近進(jìn)風(fēng)巷區(qū)段順逆風(fēng)割煤時(shí)作業(yè)空間粉塵濃度分布規(guī)律相似，采煤機(jī)前粉塵濃度降低，采煤機(jī)后15 m位置粉塵濃度達(dá)到最大值，之后逐步降低并趨于穩(wěn)定。

順逆風(fēng)割煤時(shí)采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)粉塵濃度均較下風(fēng)側(cè)低，粉塵濃度相近，保持在40～50 mg/m3左右。

圖3 近運(yùn)巷區(qū)段順逆風(fēng)割煤粉塵濃度分布規(guī)律

順逆風(fēng)割煤時(shí)粉塵濃度最大的位置均位于采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)15 m處，順風(fēng)割煤粉塵濃度最大達(dá)到490.4 mg/m3，逆風(fēng)割煤粉塵濃度最大達(dá)到564 mg/m3，沿風(fēng)流方向，此后粉塵的濃度開始逐漸降低至穩(wěn)定，濃度基本在200 mg/m3左右。

采煤機(jī)后方呼吸性粉塵在15 m位置附近達(dá)最大值，大概30 m后粉塵的濃度開始逐漸降低至穩(wěn)定，呼吸性粉塵濃度降低趨勢較為緩慢，仍保持在高濃度160 mg/m3左右[4]。

3.2 近運(yùn)巷區(qū)段順逆風(fēng)割煤粉塵濃度分析

如圖3所示，受轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶巷、破碎機(jī)及前后溜影響，采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)粉塵濃度大于進(jìn)風(fēng)巷采煤時(shí)上風(fēng)側(cè)粉塵濃度，近運(yùn)巷區(qū)段順逆風(fēng)割煤下風(fēng)側(cè)人行道空間區(qū)域粉塵濃度先增后減，在15～20 m附近達(dá)到峰值，逆風(fēng)割煤時(shí)全塵濃度最大達(dá)738.3 mg/m3。

近運(yùn)巷區(qū)段順逆風(fēng)割煤時(shí)采煤機(jī)前后粉塵濃度分布及彌散規(guī)律與近進(jìn)風(fēng)巷區(qū)段規(guī)律相似，采煤機(jī)割煤時(shí)下風(fēng)側(cè)人行道空間區(qū)域粉塵濃度呈現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律，并且順風(fēng)割煤和逆風(fēng)割煤的粉塵濃度曲線變化規(guī)律相近，逆風(fēng)割煤相同位置的粉塵濃度明顯大于順風(fēng)割煤。

4 移架產(chǎn)生粉塵濃度分布規(guī)律分析

由圖4得出移架產(chǎn)塵的粉塵濃度分布規(guī)律為：移動(dòng)液壓支架時(shí)產(chǎn)生的粉塵從支架間的縫隙和前沿落下，由于風(fēng)流的作用，粉塵在巷道中不斷擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，移架時(shí)粉塵濃度從支架上風(fēng)側(cè)開始至下風(fēng)側(cè)迅速增大到最高，然后很快降低，在塵源下風(fēng)側(cè)5 m左右粉塵濃度達(dá)到最大，大約為300～400 mg/m3，隨后從移架塵源下風(fēng)側(cè)10 m處粉塵濃度急劇下降，粉塵濃度都在50 mg/m3內(nèi)浮動(dòng)。

5 W型通風(fēng)綜采工作面生產(chǎn)期間粉塵濃度分布總體規(guī)律

逆風(fēng)割煤與順風(fēng)割煤進(jìn)行對比，逆風(fēng)割煤時(shí)所產(chǎn)煤塵濃度更高，二者粉塵運(yùn)移規(guī)律差異性較小，割煤時(shí)下風(fēng)側(cè)人行道空間區(qū)域粉塵濃度均為先增后減的趨勢，并在15～20 m達(dá)到峰值。割煤產(chǎn)塵對采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)區(qū)域粉塵濃度的增加影響極小。

圖4 移架產(chǎn)塵濃度分布

移架產(chǎn)塵的粉塵濃度分布規(guī)律為：移架時(shí)粉塵濃度從支架上風(fēng)側(cè)開始至下風(fēng)側(cè)濃度迅速增大到最高，然后很快降低。在塵源下風(fēng)側(cè)5 m左右粉塵濃度達(dá)到最大，移架塵源下風(fēng)側(cè)10 m處粉塵濃度急劇下降并趨于穩(wěn)定。