厚煤層綜放工作面綜合防塵技術研究

楊兆祺

（山西靈石紅杏鑫鼎泰煤業有限公司，山西 靈石 031304）

厚煤層綜放工作面綜合防塵技術研究

楊兆祺

（山西靈石紅杏鑫鼎泰煤業有限公司，山西 靈石 031304）

通過對厚煤層綜放工作面產塵特點進行分析，提出了具有針對性、實效性的綜合防塵、降塵技術措施，并應用科學管理方法，為改善工作面作業環境和實現綜放面安全、高效開采創造有利條件。

綜放工作面；粉塵濃度；防塵措施；科學管理

1 問題的提出

綜采放頂煤是現在我國開采厚煤層的主要采煤方法，較分層開采具有明顯的技術和經濟優勢。該采煤工藝具有高產、高效、低耗和勞動強度低等優點，但同時工作面產塵量大，粉塵濃度高，給作業人員身體健康和工作面安全生產帶來了嚴重威脅。我國煤礦安全規程規定粉塵中游離Si02含量小于10%時，總粉塵最高容許濃度為10mg/m3，呼吸性粉塵最高容許濃度為3.5mg/m3，但目前大多煤礦綜放工作面很難達到這個標準。綜放工作面由于其開采工藝自身特點，增加了放煤、后溜、后部轉載點及后部破碎機等，粉塵濃度比普通綜采高幾百到幾千mg/m3。因此，必須對綜放工作面的粉塵實行綜合治理。

2 綜放工作面的產塵特點

與普通綜采相比，放頂煤工作面除具有一般綜采工作面的產塵特點外，由于增加了放煤工藝，在塵源和粉塵的分布上帶來了一些新的特點：

綜放工作面煤塵濃度均高于一般綜采工作面，若未采取任何防塵措施，最大產塵濃度高可達5 000～6000mg/m3。放煤產塵在整個作業期間持續的時間長。綜放面變普通綜采面的單一煤流為割煤、放煤兩個煤流，增加了煤炭在工作面運輸過程中的產塵量。放煤處放下的頂煤塊度大、數量多，破碎機破碎量增多，破碎機處產塵量增多。移架時產塵發生了變化，即普通綜采工作面支架上面為頂板巖層，架間漏矸少、產塵量少，在綜放工作面支架上面為破碎的頂煤，架間漏煤多，產塵量大。

因此，綜放工作面具有塵源多、產塵強度大、持續時間長等特點，比普通綜采工作面的煤塵濃度大，防塵難度也大等特點。

3 綜放工作面綜合防塵技術措施

3.1 減少和抑制塵源產塵量

3.1.1 預先濕潤煤體防塵技術

煤層注水是一項重要的預先濕潤煤體技術，也是防治煤塵最主動、最有效的治本措施之一。煤的產塵能力是表征煤在外力作用下產生微細粉塵的能力。它與煤的本身性質有關，同時還與煤的水分含量及賦存條件等因素有關。煤的產塵能力越小，表明煤層開采時的粉塵產生量也就越小。對于變質程度和賦存條件一定的煤層而言，煤的產塵能力主要取決于煤的水分含量。煤層注水防塵就是通過提高煤的水分含量，以達到降低煤的產塵能力之目的。

3.1.2 改進或選擇合理的采煤機截割機構及工作參數減少煤塵

采煤機的結構參數主要表現在截齒及其安裝上。在截割過程中，截齒的類型、尺寸、數量、銳度及安裝方向等都與產塵量有密切關系。在滿足強度要求的情況下，采用窄截齒，減少齒數，增大齒距，可減少產塵量。和采用徑向安裝相比，截齒采用切向安裝時，吃力強度大，齒數少，負荷平穩、產生煤塵較少。為減少截齒對煤體的碾壓和摩擦，截齒受到磨損后，在前角減到零之前必須換新截齒，否則將會因阻力急劇增大而產塵量增大。

采煤機的牽引速度、滾筒轉速及截齒的截割深度是采煤機的主要工作參數。在給定采煤設備的條件小，合理選擇采煤機的工作參數對降低采煤機的產塵量也起著重要的作用。實踐證明，低速深截割消除了大量的煤屑，減少了煤塊總的表面積，使采煤機功率消耗降低，可以顯著地減少截煤時產生的煤塵數量。此外，低速旋轉使截盤的扇風作用減弱，從而減少煤塵循環及其對設備的研磨現象。

3.2 降低礦井風流中的懸浮粉塵

3.2.1 采煤機組內外高壓噴霧降塵

目前采煤機滾筒上雖然都裝有內外噴霧裝置，但由于井下水質銹蝕、粉塵堵塞，井下供水壓力低，以及在管理上重視不夠等原因，常常導致采煤機原有內、外噴霧系統不能正常工作，甚至形同虛設，嚴重影響降塵效果。為更好地減少割煤過程中產生的粉塵，在保留原采煤機外噴霧系統的情況下，改進外噴霧。一種方法是增加以“雙水環”為主的外噴霧系統。該外噴霧系統共有兩部分組成：一是在采煤機機身左右兩端各加一組“雙水環”噴霧，各有8～9個噴頭，向滾筒噴射，它既能捕捉采煤機截煤時所產生的粉塵，又能捕捉采煤機裝煤和破碎大塊煤時所產生的粉塵。二是在采煤機前后搖臂上各加一組噴霧，分別安裝6～7個噴頭，直接向采煤機滾筒塵源噴霧，捕捉粉塵。另一種方法是增加采煤機“徑向霧屏裝置”，在采煤機兩搖臂上分別安設一組徑向霧屏裝置，每一組徑向霧屏由2個金屬空腔組成。金屬空腔1呈長方形，有5個噴頭。金屬空腔2呈弧形，有4個噴頭。該裝置安裝在搖臂上，即接近塵源，又不易被破壞，并能封閉塵源加以捕獲，是一種較理想的采煤機降塵裝置。

3.2.2 實現放煤、移架的自動高壓噴霧降塵

放煤作業時產塵量大，產塵的部位在支架后部刮板輸送機處，支架后部風速小，約為工作面主風流風速的1/3，放煤時產生的粉塵大部分隨風流向下風側鄰架擴散。另外，液壓支架在降柱、移架和升柱過程中，都要產生大量粉塵。為了加強放煤口防塵，還應實現下風側鄰架和本架同時噴霧，這樣可進一步促使粉塵沉降。液壓支架噴霧降塵噴頭安裝位置見圖1。在前噴霧點設2個噴嘴，移架時可以對靠工作面煤壁側的粉塵加以控制。同時，還可以作為隨機水幕；后噴霧點設2個噴嘴，分別設于支架兩前連桿上，位于前連桿中部，控制支架后側空間的粉塵。

圖1 液壓支架噴霧示意圖

3.2.3 轉載機-破碎機封閉-噴霧降塵

轉載機-破碎機通常是運輸順槽內的主要產塵點，也是采煤工作面進風流污染的主要原因。因此在工作面膠帶順槽中，封閉轉載機-破碎機的塵源，在該區域進出口處安設噴頭噴霧，手動閥門控制，同時在各皮帶、轉載輸送機轉載處全部安裝觸控自動噴霧裝置，可以顯著降低粉塵。圖2給出的是一個轉載機-破碎機系統的降塵裝置。

圖2 轉載機-破碎機的噴霧降塵布置

3.2.4 工作面進、回風順槽安裝凈化水幕凈化風流

在距工作面50 m左右的進、回風順槽內，選擇支護完好、壁面平整的巷道段安設第一道水幕，然后再在距第一道水幕50 m的進回風巷中設置第二道水幕。在開采過程中始終保持進、回風巷內有2～3處凈化水幕。凈化水幕應保證水霧能密實過濾風流全斷面，并連續不間斷地噴霧，從而達到降塵的目的。

3.3 合理的通風技術

通過選擇工作面合理的通風方式、通風系統、風流方向、通風參數和安裝簡易的通風設施，可以有效降低工作面的粉塵濃度。實踐研究表明，在相同條件下壓入式通風比抽出式通風的粉塵濃度大約要低45%左右，工作面采用下行通風后，各工序的煤塵濃度都明顯地比上行通風少，平頂山煤礦某工作面采用下行通風最大降塵率為48.1%，最小降塵率為19.5%；根據開采煤體的水分、采煤機的割煤能力和采取的其他防塵措施的差異，選取相應的最佳排塵風速，可以有效降低工作面的二次揚塵。為保證工作面有足夠風量和合理風速，必須杜絕工作面的漏風，因此應在工作面適當位置安裝簡易通風設施，如設置采空區風簾、人行道風簾、切口風簾等，達到最佳通風除塵的目的。

3.4 提高個體防護，加強科學管理

井下各生產環節采取防塵措施后，仍有少量細微粉塵懸浮于空氣中，所以加強個體防護是綜合防塵措施的一個重要方面。嚴格落實科學管理體制，應用科學管理方法，加強員工技術培訓工作，提高作業人員素質，使煤礦各生產場所粉塵濃度達到最低標準。

4 結語

目前，我國厚煤層綜放開采所占比重越來越大，隨著綜放面產量大幅度提高，綜放面粉塵濃度也相應增大。為了保障井下工人的身體健康，促進工作面安全生產，綜放面應重點加強煤層注水、采煤機內外高壓噴霧、移架和放煤的自動高壓噴霧、破碎機的封閉高壓噴霧、轉載點噴霧和上下順槽的水幕降塵，以及合理供風，控制風速等簡單的技術措施。并且要加強綜合防塵的組織管理與安全技術管理，加強防塵技術科研攻關，逐步實現井下防塵裝備現代化，使厚煤層綜放開采的防治粉塵工作取得良好的成效。

[1]劉鵬飛.綜采放頂煤工作面的綜合防塵技術[J].煤炭技術，2008,27（10）.

[2]史國躍，王永林.大采高綜放工作面綜合防塵技術應用[J].煤，2008,17（7）.

[3]王桂明，張嘉勇，鞏學敏.綜放工作面綜合防塵技術研究[J].2006,25（11）.

Abstract:On the analysis of dust features of fully-mechanized working face in thick coal seams,the paper presents relevant,effective,and comprehensive dust prevention and removal technical measures.Combined with scientific management,the measure creates the condition for improving environment and realizing safety and efficient mining on the fully-mechanized working faces.

Keywords:fully-mechanized working face;dust concentration;dust prevention measures;scientific management

編輯：徐樹文

Comprehensive Dust-Prevention Research on Thick Coal Seam of Fully-Mechanized Working Face

YANG Zhao-qi

（Hongxing Xindingtai Coal Co.Ltd.,Lingshi Shanxi,031304,China）

TD714+.4

A

1672-5050（2010）06-0050-03

2010-03-25

楊兆祺（1962—），男，山西平遙人，大專，工程師，從事煤礦生產安全技術管理工作。