強力外噴自動加液裝置在回采工作面防塵中的應用

陳文斌

（太原礦山設計研究院，山西 太原 030012）

引言

綜采放頂煤采煤方法具有高產、高效、低耗等優點，但這種采煤方法由于開采強度大、產塵塵源多、產塵量可高達2 000～5 000 mg/m3，因而對塵毒的防治難度大。在生產中，由于高濃度粉塵使作業場所的勞動衛生條件急劇惡化，嚴重地制約了這種采煤方法的推廣應用。

1 回采工作面工藝及特征

150103回采工作面煤層位于太原組下段(C t1)下部。

3上距K2灰巖平均20.95 m；下距K1砂巖平均2.61 m，距奧灰頂面43.35 m。該煤層厚度2.08～5.46 m，平均厚度4.28 m。煤層結構簡單，夾矸0～1層。煤層頂板多為泥巖，底板為泥巖、砂質泥巖。原煤水分的質量分數：0.36%～0.61%；平均0.45%。

150103回采工作面綜采放頂煤工作面回采工藝為：機組端頭斜切進刀→采煤機割煤→移架→推移前刮板輸送機→放頂煤→移后刮板輸送機，工作面采用間隔多輪循環放煤方式。采高2.00 m，放頂煤平均高度2.28 m，采放比為1:1.27， 采用雙向割煤方式，采煤機在工作面的進刀方式，采用端部斜切進刀方式，進刀割煤長度30 m。工作面采用“二刀一放”追機作業，放煤步距1.6 m。

150103回采工作面工作面長度為150 m，走向長度475 m，工作面布置運輸順槽，回風順槽、內錯瓦斯抽放巷和高抽巷。工作面采煤機選用MGTY250/600-1.1D型采煤機，前后刮板輸送機均選用SGZ630/220型準邊雙鏈刮板輸送機，順槽破碎機選用PCM110型高效破碎機，順槽帶式輸送機選用DTL100/80/90×2可伸縮帶式輸送機。

2 回采工作面防護設施分析

綜放工作面煤層注水工作面運輸順槽打長鉆孔注水，鉆孔間距20 m，單孔鉆孔注水量1 100 m3左右。注水泵型號為MZB-100/150A，注水泵流量6 m3/h，壓力15 MPa。

回采工作面采煤機內外噴霧系統配備BPW315/10K型噴霧泵2臺，1用1備，噴霧系統應與采煤機聯動。液壓支架的產塵源及放煤口設置移架噴霧防塵裝置，并通過噴霧泵加壓達到10.0 MPa。

回采工作面順槽鋪設管徑均為Φ89 mm×3.5 mm（壁厚），運輸順槽、回風順槽距工作面50 m和距總回風20 m各設1道自動控制風流凈化水幕，凈化水幕能覆蓋全斷面。

3 CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置

該礦井使用CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置當前國內外同類技術設備相比有六大特點：體積小，降塵效果好，該產品固定在采煤機上使用方便，不給工作增加任何輔助工序；沒有任何電器設備，能夠自動降塵，實現了本質安全；由于采用降塵劑和高效霧化的水源共同滅塵，降塵效果好；由于噴霧系統安裝在采煤機上，避免了噴嘴經常補堵現象，保證了噴霧的連續性；球形噴頭和平面噴頭的聯合使用，增加了司機能見度，保證了巷道成型；由于該裝置安裝流量調解設備，保證了不同條件下的流量調節和霧化程度，具有很強的適用性。采煤機加裝CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置效果見圖1，CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置技術參數見表1。

圖1 加裝CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置效果圖

表1 CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置技術參數

4 回采工作面粉塵檢測及分析

1）采樣依據及分析方法（見表2）。根據《工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范》GBZ159-2004的要求設置具有代表性的監測點進行采樣，實驗室分析依據《工作場所有害物質測定方法》GBZ160-2004，現場檢測采用儀器真讀法[1]。

表2 采樣依據及分析方法

2）采樣點設置。檢測點設置依據《煤礦作業場所職業危害防治規定（試行）》（安監總煤調[2010]121號）和《建設項目職業病危害評價規范》的有關檢測點設置原則進行設置[2]。工作場所空氣中粉塵GBZ 2.1—2007《工作場所有害因素職業接觸限值第一部分：化學有害因素》執行。煤塵（游離w（SiO2）<10%時）PC-TWA（mg/m3）接觸限制總塵8 mg/m3，呼塵5 mg/m3[3,4]。

3）粉塵檢測結果分析（見表3～8）。

表3 粉塵中游離二氧化硅含量檢測結果

通過使用CZPZ-1型采掘機強力外噴自動加液裝置前后粉塵檢測結果分析可以看出：第一，游離二氧化硅通過表3前后對比數據差別不大，其主要由煤層性質決定。第二，粉塵分散度（見表4）礦塵分散度表征煤體被粉碎的程度,是指礦塵整體組成中不同粒徑范圍內的塵粒的體積質量。它是衡量礦塵顆粒大小的一個重要指標，是研究礦塵性質與危害的一個重要因素。現場收集巷道不同距離處底板、頂板及兩幫的沉積煤樣，在實驗室用顯微鏡法對各采樣點的粉塵分散度進行了測定[5]。通過對表4、表5結果分析表明：在回采工作面使用強力外噴裝置后，粒徑粉塵的分散度數量從1 156減少至785個，說明降塵效率明顯，同時總體趨勢是2～5 μm粉塵的累計個數百分比由70.4%增加92.0%，除去采樣效率因素外，說明大于5 μm粉塵通過裝置大部分已除去，裝置對大于5 μm塵粒效果明顯，本次測試沒有添加降塵劑，如果填加后通過液體表面張力可能加大對5 μm以下起到很好的作用，有待進一步研究。第三，通過表6分析，工作面濕度由41%增加至55%，作業人員的舒適感及整個回采工作面的作業環境影響不大，但如果隨水量加大引起濕度持續增加，會對工作面的能見度和舒適感造成很大的影響。第四，通過表7和表8可以看出，使用CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置后，回采工作面的總塵濃度比原來降低16.46%～54.61%，呼塵濃度比原來降低3.27%～40.95%[1,6]。

表4 增加CZPZ-1型前粉塵分散度檢測結果

表5 增加CZPZ-1型后粉塵分散度檢測結果

表6 氣象條件的比較

表7 增加CZPZ-1型前粉塵濃度（體積質量）mg/m3

5 結論

1）150103回采工作面綜采放頂煤工作面原來使用內外噴霧裝置對割煤時粉塵進行噴霧除塵，操作程序復雜、噴嘴易堵，且噴霧造成司機操作時能見度下降，影響開機率及割煤進度，不能保證回采工作面產量和作業環境，迫切需要對噴霧除塵系統進行改造、優化，以滿足安全生產要求。

表8 增加CZPZ-1型后粉塵濃度（體積質量）及除塵率

2）150103回采工作面首次使用CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置中，只需將工作面風水管路通過軟管直接連接至氣水混合裝置（固定在綜掘機上），司機打開控制閥即可噴霧降塵，操作簡單方便。該裝置的噴霧系統的噴頭采用兩邊球形，中間平面的組合方式，解決了司機割煤時能見度低、采煤機效率低的難題。保證了采煤機割煤進度，提高了工時利用率。

3）CZPZ—1型采掘機強力外噴自動加液裝置在回采工作面使用過程中，太原礦山設計研究院進行了跟蹤統計，經測定，降塵率達50%左右，設備正常使用率達100%，采煤機開機效率提高，該設備使用效果良好，得到了廣泛認可，下一步計劃在全礦所有綜采放頂煤工作面推廣普及。

[1]中華人民共和國衛生部政策法規司編著.GBZ/T 192.1-2007工作場所空氣中粉塵測定，第1部分 總粉塵濃度 [S].北京:中國標準出版社,1-2.

[2]中華人民共和國衛生部政策法規司編著.GBZ159-2004, 工作場所空氣中有毒物質監測的采樣規范[S].北京:中國標準出版社,2-8.

[3]中華人民共和國衛生部政策法規司編著.GBZ/T 192.4-2007，工作場所空氣中粉塵測定 第4部分 游離二氧化硅含量[S].北京:中國標準出版社,1-3.

[4]中華人民共和國衛生部政策法規司編著.GBZ2.1-2007,工作場所有害因素職業接觸限值 第1部分：化學有害因素[S].北京:中國標準出版社,13-15.

[6]中華人民共和國衛生部政策法規司編著.GBZ/T 192.2-2007工作場所空氣中粉塵測定 第2部分 吸性粉塵濃度 [S]. 北京:中國標準出版社,1-2.

[5]中華人民共和國衛生部政策法規司編著.GBZ/T 192.3-2007，工作場所空氣中粉塵測定 第3部分 粉塵分散度[S].北京:中國標準出版社,1-3.