綜采工作面新型降塵技術研究

崔翰超

（山西晉煤集團王臺鋪煤礦，山西 晉城 048006）

煤礦機械化生產程度的提高以及產量的不斷提升，煤礦井下的采煤工作面成為粉塵危害最為嚴重的場所之一，對煤礦安全生產和職工身體健康產生嚴重威脅。因此，煤礦井下工作環境的粉塵濃度過高，成為煤礦日常工作中亟待解決的重要問題。通過采用新型成套自動噴霧降塵系統，在采煤工作面所有程序中實現全自動噴霧降塵，降塵效果顯著，大大改善了煤礦職工的生產工作條件，對于保障煤礦安全生產、保護職工身體健康具有重要意義。

1 自動噴霧系統及方法

1.1 系統介紹

系統分為電路控制和噴霧水路兩部分，其中電路控制部分由主機、紅外傳感器、壓力傳感器、遙控器、電動球閥等組成，噴霧水路部分由高壓膠管、水質過濾器、高效噴頭等部分組成，如圖1所示。

該系統具有多噴霧點、面積廣以及連續性等特點，方便采煤機在采煤及支架移架、放煤過程中降塵，有效控制工作面全塵濃度，提高噴霧降塵效率。

1.2 試驗方法

試驗地點選擇在晉煤集團王臺鋪煤業綜采面。試驗通過對采煤機割煤和支架移架時產塵規律進行研究，對新型噴霧系統進行完善和改進，實現工作面全部工序的自動噴霧降塵，進而提高降低粉塵濃度的效率。本著安全生產及改善煤礦職工生產工作條件的考慮，此次試驗的測塵地點分別選擇在機組后、司機處、轉載點以及回風流處這些關鍵節點上。試驗分四次使用紅外線感應遙控噴霧系統對綜采面進行自動降塵并測塵，通過使用系統前后粉塵濃度的對比，從而得出該新型自動噴霧系統對采煤工作面降塵效果的研究結果。

圖1 系統組成圖

2 粉塵濃度測試

2.1 粉塵測定原理

電動薄膜抽氣泵通常會在采樣頭進氣口出現負壓現象。在使用沖擊式采樣裝置時，粗顆粒往往會因為重量大直接被捕獲于第一級沖擊裝置，漂泊于氣流中的細顆粒會被捕捉于第二級濾膜。BMRC曲線在沖擊式采樣裝置的呼吸性粉塵采樣效能中比較適合，濾膜增量為呼吸性粉塵重量，全塵重量即為沖擊板增量和濾膜增量相加。通常采用旋風分離裝置時，粗顆粒會因為離心作用與器壁碰撞而捕獲于集塵器當中，濾膜則捕獲隨氣流飄逸的細塵粒。而旋風分離裝置的呼吸性粉塵采樣效能適合BMRC曲線，濾膜增量為呼吸性粉塵重量，此時全塵重量即為濾膜增量和集塵斗增量相加。

2.2 粉塵濃度計算

呼吸性粉塵濃度R：

總粉塵濃度T：

式中：

f1、f2-采樣前、后濾膜的重量，mg；

G1、G2-采樣前、后沖擊板的重量，mg；

Q-采樣器流量，20L/min；

t-采樣時間，根據現場粉塵濃度而定，min。

3 粉塵濃度試驗效果對比分析

試驗分四次進行，通過使用系統前后粉塵濃度的對比，從而得出該新型自動噴霧降塵系統對采煤工作面降塵效果的研究結果。四次粉塵濃度對比如圖2～5所示。首先對比該新型自動噴霧降塵系統開啟前后可知，開啟前測定的工作面全塵平均濃度為234.98mg/m3，呼吸塵平均濃度為55.23mg/m3，啟用后，工作面全塵濃度分別為132.83mg/m3、131.42mg/m3、129.15mg/m3、131.74mg/m3，有了明顯下降；呼吸塵濃度分別為21.75mg/m3、23.92mg/m3、22.68mg/m3、27.88mg/m3，下降也很明顯；降塵效果明顯，降塵率在50%左右。

從上述獲取的現場實測數據可以看出，無論該降塵裝置啟動前后，粉塵濃度隨著測試點距離采煤機組的距離越遠開始逐漸減小，但從轉載點到工作面處的濃度開始逐漸增大，這是因為在轉載點處產塵量最小，所以轉載點處濃度最低。

圖2 第一次測試粉塵濃度對比圖

圖3 第二次測試粉塵濃度對比圖

圖4 第三次測試粉塵濃度對比圖

圖5 第四次測試粉塵濃度對比圖

使用該新型降塵裝置后，晉煤集團王臺鋪煤礦綜采工作面的全塵濃度和呼塵濃度明顯下降，平均降塵效果在50%左右，對控制粉塵濃度起到了很好的作用。粉塵沿著風流方向不斷地向采空區擴散，司機處測點的全塵濃度可達到230mg/m3，在啟動該新型降塵裝置之后，粉塵濃度逐漸下降至160mg/m3，降塵效果明顯。通過本次綜合除塵技術研究試驗，得出晉煤集團王臺鋪煤礦綜采工作面工業性試驗考察結果，通過各產塵點粉塵濃度的實測對比，可以發現，各采煤工作面及各測塵點降塵效果顯著，達到預期目標且滿足試驗預期目的。

4 結論

該試驗系統采用全新的紅外控制方式，可以進行遠程控制，通過采用新型成套自動噴霧降塵系統，能夠在采煤工作面的所有工序中實現全自動噴霧降塵，試驗表明：

（1）通過對比分析使用該新型降塵系統前后的粉塵濃度，可以看出此系統對采煤工作面在生產過程中產生的粉塵起到很好的降塵效果，降塵率達到50%左右。

（2）研究了晉煤集團王臺鋪煤業綜采面粉塵濃度分布情況，測試結果發現，在機組后至司機處再到轉載點處粉塵濃度呈現分布逐漸降低，在轉載點至回風流呈現逐漸升高的趨勢，研究結果從采煤機產塵特性方面對防治粉塵提供了有益借鑒。

（3）試驗證明該新型降塵設備降塵效果明顯，采煤機司機處測點的全塵濃度可降至160mg/m3左右，工作面回風巷的呼吸塵濃度可降至30mg/m3以下，達到了降塵目標。

（4）檢測表明，該系統能極大地降低采煤機滾筒前方粉塵產塵量，從而實現降低綜采面粉塵濃度，能極大地減少作業場所的粉塵濃度，降低作業人員吸入的粉塵量，保障職工身心健康，促進煤礦安全生產。