負壓消塵系統在南山礦綜放工作面的應用和推廣

綜采放頂煤技術機械化程度高、生產效率高、地質條件適應性強、巷道掘進率低、搬家次數少、生產成本低、易于實現單機單面高產，是南山礦建設高產高效現代化優強礦井的關鍵。

綜放技術具有前部采機割硬幫煤、后部依靠礦壓使頂煤冒落的工藝特點，工作面煤塵較大一直是一個很突出的問題。工人作業環境差，存在安全生產隱患。南山礦屬高突礦井，瓦斯絕對涌出量較大，為防止瓦斯超限，工作面配風量較大，致使煤塵問題更加嚴重。

為徹底解決綜放面防塵的技術難題，南山礦領導決定與中國礦大技術人員合作，在綜采一、二隊工作面試驗中國礦大最新研制的負壓除塵技術。

1.綜采二隊工作面要素

綜采二隊開采盆底區15-2層南翼一分段底板層綜放面，區段長度780米，初期走向430米，工作面長度150米，開采初期平均煤厚10.5米。經采過一分層后，剩余煤厚7米，初期煤層層理及節理較發育，頂煤破壞度較好。在開采后期本層煤煤厚變為11米，可采儲量136.86萬噸。

本區瓦斯含量較大，瓦斯絕對涌出量工作面5m3/min，瓦斯尾巷7.5m3/min，未發生過煤與瓦斯突出現象。工作面配風量1050m3/min。

工作面總計安裝112組ZF2800/16/24B型輕型低位放頂煤液壓支架，最大采高2.4m；兩端6架ZF3000/17/26型低位放頂煤專用端頭過渡支架，最大采高2.6m。工作面前部采用SGD-630/180型單中鏈可彎曲刮板運輸機，后部采用SGZ-730/320型雙中鏈可彎曲刮板運輸機。采煤機采用MG-150/375-W型雙滾筒采煤機，滾筒直徑1.4m。

2.除塵系統組成及主要參數

（1）采煤機H2G-4型除塵器。

（2）支架前梁（前部運輸機）H2G-2型除塵器。

（3）支架尾梁（后部運輸機）H2G-2A型除塵器。

（4）泵站XQB110/20型清水泵、W30QX型清水箱。

（5）Φ25和Φ10高壓管路，相應的管接頭。

3.除塵器工作原理

除塵器應用了1、水霧活塞原理；2、超細粒子親和原理3、高壓水霧的卷吸與屏蔽原理等三項基本原理。

4.負壓除塵系統安裝及使用

4.1負壓除塵系統管線的敷設

高壓清水泵及水箱安裝于變電列車，15～20Mpa壓力水從清水泵出來，經一路可承載25～35MPa的Φ25高壓膠管輸送到工作面的端頭支架，在此安設一個Φ25三通，一路Φ25的管路隨采煤機的管線及拖移電纜敷設到采煤機，經一個Φ25變兩路Φ13的變通和高壓球閥后接入安設在采煤機兩端的除塵器；另一路隨架間的管線敷設，每架安一個Φ25變Φ10三通，經過Φ10的高壓球閥后，接到前部移架除塵器或后部放煤除塵器。

4.2采煤機除塵器的安裝及使用

采煤機的除塵器安設在采煤機兩端的電機外殼上，運輸機的正上方，控制閥安設在司機便于操作的位置。除塵器內部的閥塊將高壓水分成四路，進入四個引風管。在水霧活塞的作用下，除塵器內腔產生相應的負壓，空間布置的四個引風管形成一個扇面水霧覆蓋采煤機滾筒及截割后的落煤區域，高壓水霧的卷吸與屏蔽使產生的煤塵逃逸方向被迫沿設計方向流動。除塵器下方的吸風口是沒有被卷吸煤塵的必由之路。高壓水形成的超細霧粒很快和煤塵親和形成煤泥水，從而使采煤機周圍的空氣得到凈化。

4.3支架前、后部除塵器的安設及使用

支架除塵器安設示意圖

支架前部除塵器從第四架開始，每隔10架安設一個，共計安設12個，除塵器的吸風口處于下風側。每個除塵器能處理下風口20米范圍內前移支架所產生的粉塵，同時又能屏蔽支架前近一半通風斷面，另一半通風斷面上的粉塵處在吸風口的范圍之內，隨風流逃逸的粉塵被卷吸進除塵器的腔體，經過高壓水霧活塞的作用后，粉塵變成煤泥水被噴出，達到除塵凈化空氣的目的。

支架后部除塵器安設，從第五架開始所有沒安設前部除塵器的支架全部安設，共計安設103個，除塵器的吸風口位于軟幫側。后部除塵器噴射口噴出的水幕能處理下風口約5個支架后部放煤空間的粉塵，同時能屏蔽本架放煤口產生的粉塵，防止粉塵擴散，另一側放煤口的粉塵完全處在吸風口的范圍之內，由于風流小粉塵流動慢，在除塵器吸風口強大的負壓作用下，彌漫在支架后部的粉塵被快速卷吸進除塵器的腔體，經過高壓水霧活塞的作用后，粉塵變成煤泥水被噴出，達到除塵凈化空氣的目的。

5.系統運行狀況

該除塵系統在綜采二隊工作面試運行一段時間，經實踐檢驗系統運行狀況良好，除塵效果理想，現總結如下：

（1）除塵理念先進。該系統采用的除塵理論非常先進，具有較高科技含量。除塵器從噴嘴噴出高壓水霧，形成水霧活塞運動使腔體內產生真空，負壓使水霧顆粒細化，霧化效果非常理想；高壓水霧除塵作用范圍較大，在粉塵與空氣間產生隔離帶阻止粉塵擴散；高壓水霧細粒直徑與粉塵直徑相近，增強水霧細粒的親合力，吸收粉塵作用非常明顯；負壓將部分含粉塵空氣吸入除塵器腔內，與高壓水霧融合變成煤泥水從噴霧口噴出，增強了除塵效果。

（2）除塵效果較好。未使用該系統前，工作面正常生產時在采機割煤，前移支架、后部放煤口放煤三個環節產生大量煤塵。工作面風流中粉塵含量大，存在粉塵爆炸隱患。工人的作業環境差，視線模糊不清，經常迷眼出現誤操作，給安全生產造成隱患。工作面上頭及回風道人員作業時呼吸困難，防塵口罩作用微乎其微，工人口中吸入大量煤塵，洗澡時黑痰干咳不凈。在使用該系統后，生產出煤時將除塵系統打開，產塵點粉塵基本被消除或壓制，無法擴散，對整個工作面風流幾乎不造成污染，工人的作業環境改善。因煤塵造成安全生產事故的可能性大大降低。

（3）系統可維護性較好。除塵器主體使用鑄鐵，結構簡單實用，大大降低了損壞的可能性。噴嘴噴射壓力水，粉塵進入噴嘴導致噴嘴堵塞的可能性大大減小。壓力水輸送管路采用Φ25高壓膠管，系統安設及更換方便快潔。配套設備XQB110/20型清水泵、W30QX型清水箱為普通清水泵及清水箱，可選性較大。整個除塵系統維護簡單，可維護性較好。

6.負壓消塵系統在煤體高壓注水方面的推廣應用

采取煤層高壓注水使高壓水流滲透到煤體中，達到軟化煤層的作用，提高煤的可放性。同時通過煤體的高壓注水，達到濕潤煤體，降低煤層的粉塵，有效降低回采過程中煤塵的生成量。

（1）上下兩巷各鋪設Φ25高壓膠管管路，并且每隔20米連接一個Φ25mm返Φ10mm的平面截止閥，引出Φ10mm高壓膠管接到采取煤層高壓注水鉆孔上，對煤層高壓注水。

（2）打鉆設備配置：使用JXV-75型液壓鉆機，電機功率4KW，進退鉆行程50～90cm，對煤層進行打鉆。配套設備XQB110/20型清水泵、W30QX型清水箱為普通清水泵及清水箱，清水泵出口壓力控制在15Mpa。

（3）在回風道和溜子道自切眼向外按順序，每相距15米打一個鉆，逐個孔進行注水，溜子道鉆孔一般鉆進深度為75米，回風道鉆孔一般鉆進深度為40米，鉆孔與煤層頂板留有1米間距。其他詳見煤層注水統計資料。

（4）封孔順序：

①封孔深度必須滿足在巷道松動圈外的要求，才能有效注水，根據礦壓觀測的實測結果表明，巷道松動圈半徑最大為5米，為此定封孔器長度6米，能滿足封孔注水的要求。

②封孔辦法為：將直徑60mm的注水管裝上端頭平墊伸入孔內套上藥卷，用套管依次送入孔內搗實，一次封孔用4個藥卷，搗實以后16小時可以注水。

（5）注水工序：

①注水量確定：

Q=SMLH=0.006×14×20×40=67.2m3

其中：Q—煤體注水量：m3

S—含水率：0.006

M—煤層厚度：14m

L—軟化距離：20m

H—鉆孔深度平均為：40m

②注水時間計算：

T=Q/Z=67.2/2=33.6h

其中：T—注水時間：h

Z—注水泵流量：2m/h

③每孔每班按7小時計算，每孔每天3×7=21小時，2天注完一個孔所需水量。

④工作面推進到距鉆孔15m時，停止該鉆孔注水工作。

通過引進中國礦大的負壓消塵系統在南山礦綜放面實際應用，降低了粉塵生成量，有效消除了綜放面生產過程中粉塵量大的隱患。

由于負壓除塵系統工作面試用時間還很短，對該系統的運行及使用情況只能作初步的總結，對它的作用、適用條件、維護狀況了解的不夠全面。很多問題都有待于在將來的使用中不斷觀察、總結和改進。