綜采工作面粉塵治理技術實踐

馬平海　杜　斌

(1.神華寧夏煤業集團汝箕溝無煙煤分公司;2.煤科集團沈陽研究院有限公司)

?

綜采工作面粉塵治理技術實踐

馬平海1杜斌2

(1.神華寧夏煤業集團汝箕溝無煙煤分公司;2.煤科集團沈陽研究院有限公司)

白芨溝礦井開采出的煤屬于太西無煙煤，煤質較硬，在開采過程中產塵量大，濃度超過國家標準的30～100倍，對現場工作人員的身心健康帶來了極大危害。為此，2013年1月，該礦井采用了抑塵劑，通過在0102401、0102501綜采工作面噴灑試驗，無論全塵還是呼塵，粉塵濃度都大大降低，有效改善了工作面的工作環境。

粉塵抑塵劑治理技術

白芨溝礦井綜采工作面現有采煤機內外噴霧系統、液壓支架噴霧系統、負壓誘導除塵系統、高效噴霧系統以及風流凈化水幕與轉載點噴霧及煤層注水等措施。但由于該礦井現主采二3煤層煤質堅硬，硬度系數為3.8～5.2，煤塵爆炸指數為9.41%～9.52%，親水性差，原有煤層含水量只有1.1%，在現代化采煤設備作業下產塵量很高。即使使用以上的降塵措施,粉塵濃度也有300mg/m3左右，遠遠高于國家職業病規定的10mg/m3[1]。

由于工作面粉塵濃度高，割煤時采煤機司機以及支架工的視線受到影響，容易割到頂網，產生火花，白芨溝礦井屬于高瓦斯礦井，極易引發瓦斯爆炸;普通的降塵措施使用水量大，整個工作面都是水霧，濕度大，工人易得風濕病。為了能很好地降低工作面粉塵濃度，改善作業環境，白芨溝礦井與北京華揚怡和科技有限公司合作，在0102401綜采工作面試用了抑塵劑降塵，減少煤塵爆炸危害，保障人身、生產安全，更能帶來可觀的綜合經濟效益和社會效益。

1　使用抑塵劑降塵

1.1抑塵劑降塵原理

抑塵劑技術為低成本、低維護、高效益的粉塵治理方案，能有效迅速地降低采煤、輸煤過程中的粉塵[2]。抑塵劑是一種新型多功能高分子聚合物,在水中加入抑塵劑可以改變水的表面張力，提高水分子捕捉、吸附、團聚粉塵微粒的能力，起到濕潤、粘接、凝結、吸濕的作用[3]。通過對原有灑水噴霧系統進行改造，在水中添加一定比例的抑塵劑，降低水的表面張力，使煤粉與水分子迅速結合、團聚，形成大顆粒粘附在煤塊上，能捕捉 2.5μm以上的粉塵顆粒，起到瞬間降塵的效果，在零下30 ℃的環境下也不會影響其效果。抑塵制可生物降解，不損害植被，生態環境安全，使用后不會形成二次污染[4]。

1.2抑塵劑使用方法及用量

抑塵劑為超濃縮表面活性劑液體，采用計量泵將抑塵劑按一定比例注入到高效噴霧水箱中，經高壓噴霧泵輸送到采煤機噴灑系統[5]，再通過專門噴灑裝置對采煤過程中噴酒，進行粉塵治理。

根據白芨溝礦井年產160萬t煤與產塵量的綜合情況，確定抑塵劑與水的比例為1∶800。抑塵劑試用流程如圖1所示。

圖1　抑塵劑注入方式及改造噴頭

1.3測塵點的選擇以及降塵效果檢驗

1.3.1測塵點選擇

測塵地點選擇目前雖無明確的規定，應布置在塵源下風側，煤塵濃度較均勻的地點，位于作業人員吸收帶高度采樣[6]。

根據上述原則和國家標準(GB5748-85、MT79-84)，確定此次測塵點的位置如圖2所示。

圖2　測塵點的位置分布示意

1.3.2降塵效果檢驗

使用抑塵劑，其降塵效果可按降塵率計算：

2　抑塵劑試用結果分析

根據此次試用抑塵劑粉塵濃度的測定結果，對白芨溝礦井0102401綜采工作面粉塵進行了分析。使用單一采煤機高壓噴霧系統未使用抑塵劑及使用抑塵劑時，各工序呼塵與全塵濃度見表1。

根據表1中的數據計算，得出使用抑塵劑前后各工序粉塵濃度的差值以及降塵率，見表2。

表1　0102401綜采工作面粉塵濃度

表2　原噴霧系統與使用抑塵劑粉塵濃度對比

為了更直觀地看到抑塵劑對降低粉塵濃度的作用，將使用抑塵劑前后各測塵點的全塵濃度和呼塵濃度變化情況用折線圖表示，如圖3所示。

由表3可知，呼塵降幅最大的是回風巷，全塵降幅最大的是落煤，最高降幅86.7%，最低降幅為71.4%。由此可計算出呼塵平均降塵率為71.53%，全塵平均降塵率為74%，綜合降塵率為72.76%。同時根據采集到的數據可以看出：噴灑抑塵劑后，采煤過程中各個點的粉塵量不論是全塵還是呼塵均得到有效抑制，尤其是呼吸性粉塵濃度降低至30mg/m3左右，甚至更低，降塵效果顯著。

圖3　使用抑塵劑前后各測點全塵、呼塵濃度變化示意

3　結　論

白芨溝礦井綜采工作面試用抑塵劑技術，有效降低了采煤過程粉塵濃度，減少了粉塵濃度過高帶來的不安全因素的影響，同時獲得以下效益：①降低煤塵對職業勞動者造成的健康傷害;②減少煤粉對各種生產設備的磨損，提高了設備的使用壽命;③降低對大氣條件、生態環境和農牧業生產產生的影響，創造了良好的社會環境;④降低因煤塵濃度過高，可能導致的爆炸等危害。

[1]陳衛紅,刑景才.粉塵的危害與控制[M].北京:化學工業出版社,2001.

[2]張殿印,王純.除塵設計手冊[K].北京:化學工業出版社,2003.

[3]馬漢鵬,王德明.礦井粉塵防治技術探討[J].潔凈煤技術,2005(4):68-70.

[4]向曉東.現代除塵理論與技術[M].1版.北京:冶金工業出版社,2002.

[5]曾康生,胡乃聯,程衛民,等.綜放工作面濕潤劑噴霧降塵機理及高效降塵濕潤劑的試驗[J].煤炭學報,2009(12):1675-1680.

[6]程衛民,劉偉,聶文,等.煤礦采掘工作面粉塵防治技術及其發展趨勢[J].山東科技大學學報:自然科學版,2010(4):77-82.

[7]蔡周全,羅振敏,程方明.瓦斯煤塵爆炸傳播特性的實驗研究[J].煤炭學報,2009(7)：938-941.

[8]周寧,郭子如,徐旻.有沉積煤塵的管道內瓦斯火焰傳播特性[J].煤礦爆破,2003(4):17-19.

2016-03-16)

馬平海(1984—)，男，助理工程師，753000 寧夏石嘴山市大武口區。