大采高綜采工作面濕式防塵網防塵技術

鄧喜林 張運增

（神東煤炭集團補連塔煤礦，內蒙古 伊金霍洛旗 017209）

1 濕式捕塵網粉塵治理技術

濕式捕塵網工作原理：噴霧噴在濾網上，形成一層濾膜，增加了空氣中粉塵和濾網的接觸碰撞幾率，能夠有效提高捕塵效果。

1.1 架間捕塵網

1.1.1 捕塵原理

架間捕塵網技術是使噴霧在濾網上形成水濾膜，增加空氣中粉塵接觸率，提高捕塵效果，特別是對呼吸性粉塵的控制起到顯著效果。

1.1.2 架間捕塵網結構

架間捕塵網由可伸縮卷軸系統、噴霧和濾網三部分組成。可伸縮卷軸一般采用鋼管加工，伸縮轉動系統實現液壓馬達控制；噴霧可單獨安設，也可直接利用架間噴霧，噴嘴方向迎風流方向成45°角；濾網采用礦山篩網制作而成。

1.2 回風防塵濾網

1.2.1 捕塵原理

綜采工作面回風防塵濾網降塵原理與架間捕塵網類似，主要用于降低工作面回風系統的總體粉塵濃度。

1.2.2 防塵濾網結構

綜采工作面回風防塵濾網由主體框架、噴霧和濾網組成。主體框架采用鋼管和板鋼制作而成，防塵濾網的大小可根據巷道具體情況調節，但防塵濾網的寬度至少大于巷道寬度的4/5；濾網采用礦用篩網制作而成；噴霧安設在防塵濾網所在位置的上風側2m位置頂板上，噴嘴方向迎風流方向成45°夾角。

1.3 捕塵網負壓噴霧

負壓噴霧主要是一種優化的噴霧技術，該技術對傳統噴霧進行了改造優化，能夠提高粉塵的治理效率，將作業產生的煤塵最大程度的直接降落。負壓除塵技術要實現水霧在高壓氣流的作用下能夠高速噴出，在0.6～1.8m的范圍內形成一個有效負壓區，霧顆粒可漂浮在空氣中。此負壓區可將帶塵空氣吸入，水顆粒即附著在塵顆粒上，從而使塵顆粒自重增加降落。

2 大采高綜采工作面濕式捕塵網的應用

2.1 工作面概況

2.1.1 地質條件

補連塔煤礦12511大采高綜采工作面位于補連塔煤礦12煤五盤區。煤層為不粘煤，黑色，稍有光澤，厚度3.95～9.50m，平均厚度7.44m，屬于厚煤層。

2.1.2 采煤方法

補連塔煤礦目前回采的12511綜采工作面采用一次采全高全部垮落法處理采空區的傾斜長壁后退式綜合機械化開采。

2.1.3 通風方式

12511工作面采用U型負壓通風方式，其中輔運順槽與運輸順槽進風，回風順槽回風。工作面風速為1.2m/s，滿足實際生產過程中最優排塵風速要求。

2.2 大采高綜采工作面產塵特點

大采高綜采工作面產塵主要包括采煤機割煤產塵、液壓支架移架產塵及工作面煤壁垮落產塵三部分。

由于采煤強度大，割煤高度較之前大幅度增加，高達7m以上，所需配套運輸設備運煤能力也非常大，在不采取任何措施的條件下，大采高綜采工作面的粉塵濃度均可達到500mg/m3左右。大采高綜采工作面構成了整個礦井粉塵的主要來源地，其產生的粉塵占礦井全部粉塵量的70%左右。采取傳統單一防塵措施效果往往很不理想，粉塵濃度仍可高達300mg/m3左右，嚴重影響了工作面作業環境。

大采高綜采工作面受風流的影響，煤機割煤產生的粉塵有相當部分散逸，從而進入風流中造成污染。工作面空間較大，粉塵擴散范圍也較廣，造成污染范圍擴大，同時高風速和大風量也給綜采工作面的粉塵治理帶來了一定的難度。如何有效控制大采高綜采工作面的粉塵濃度，已經成為亟需解決的難題，必須采取可靠、完善、經濟的綜合防塵措施。

2.3 濕式捕塵網技術的應用

由于大采高綜采工作面粉塵濃度影響范圍大，持續時間較長，單靠噴霧技術很難有效控制整個作業空間的粉塵。為進一步提升大采高工作面的降塵效果，在工作面增加試用了濕式捕塵網技術。該技術與工作面負壓除塵技術結合使用，進一步提高了工作面降塵效果。

在綜采工作面支架前部、中部、后部各安設一道帶噴霧捕塵網，在煤機經過時捕塵網收回，煤機經過后恢復原狀，增加風流中的粉塵與水霧顆粒碰撞幾率，提高降塵效率。如圖1所示。

結合補連塔煤礦12511綜采工作面實際情況，在工作面選用8000mm×4000mm可伸縮卷式捕塵網。伸縮式卷軸采用直徑為5cm鋼管為原材料制作而成，卷軸的伸縮與轉動全部由液壓馬達實現自動控制。捕塵網噴霧直接利用了工作面現有的架間噴霧，噴嘴迎風流方向設置并與頂板成45°夾角。濾網初期采用一般礦山篩網，在使用過程中為了提高捕塵效果，不斷對濾網材質進行了改進與優化，后期改為網孔為2mm×2mm的新型阻燃性聚乙烯塑料材質濾網。捕塵網底部距底板留設約1m的位置，在有效捕塵的同時，盡量減少對作業人員作業及溜槽運輸的阻礙。同時，設計捕塵網時利用風壓實現捕塵網自動升降，確保機動靈活性。

圖1 大采高綜采工作面架間捕塵網設計圖

考慮工作面粉塵濃度分布情況，分別在工作面39#架、78#架、120#架液壓支架上各安設一道架間捕塵網。

2.4 防塵濾網

綜采工作面回風側防塵濾網由主體框架、濾網和水幕組成。在使用過程中為了提高捕塵效果，不斷對濾網材質進行了改進與優化，后期改為網孔為2mm×2mm的新型阻燃性聚乙烯塑料材質濾網。防塵濾網的大小要能夠覆蓋巷道全斷面，可根據巷道具體情況如底板起伏變化、幫頂水管布置等調節防塵濾網面積大小，確保防塵濾網的寬度大于巷道寬度的4/5。配套的噴霧安設在防塵濾網所在位置的上風側頂板上，噴嘴方向迎著風流方向成45°夾角布置，確保噴霧能夠覆蓋全斷面且噴灑在防塵濾網上。如圖2所示。

圖2 大采高綜采工作面回風防塵濾網設計圖

結合補連塔煤礦12511綜采工作面實際情況，在工作面回風巷距工作面80m位置處安設了懸浮推拉式防塵濾網。該防塵濾網主要有以下特點：（1）懸浮滑道三角式頂架，使用6分管加工倒掛式三角架，下方并列安裝兩條尺寸為300×300×300mm的不銹鋼滑道，并安裝4組負壓除塵噴霧。（2）濾網主體使用6分管加工8塊可拆卸濾網架，上側4塊安裝配套滑道共8件雙軸承滑輪，下側連接使用Φ10mm、長度1500mm銷軸和銷軸孔合頁式組合。該護網由6分管焊接1400×1240mm框架，每件護網單獨安裝拆卸，下方護網可以隨意擺動角度。通過兩套滑道，護網可以左右隨意推拉滑動，給過往車輛留有足夠空間。（3）防塵濾網三角頂架兩側使用6分管焊2.5m長，頂端焊掛鉤滑輪，下方安裝5T絞盤，讓絞盤配套的掛鉤通過滑輪反到三角架頂上。在頂板安裝兩套17.5mm鎖具和40T鏈，通過轉動絞盤，可以使頂架升到最高位置，移動輕便，降低勞動強度，且均有良好的巷道適應性和車輛通過性。（4）主體護網框架內部使用雙層阻燃性聚乙烯塑料編織網編織而成，拆卸安裝方便。

2.5 捕塵濾網的優化

捕塵網在使用過程中，發現捕塵效率與網質有很大關系。傳統捕塵網多采用網孔5mm礦山專用鐵絲篩網，捕塵效果較差。針對以上問題，對捕塵網材質進行了改造試驗。補連塔煤礦將12511工作面機尾使用的防塵濾網材質改用新型阻燃性聚乙烯塑料材質濾網，網孔為2mm×2mm，并派專人對新材質濾網的使用效果進行了實地測量，實測結果如表1所示。

表1 捕塵網材質對捕塵網降塵效率的影響

井下實際試驗實測結果表明，全塵降塵效率較舊濾網提高了18.16%，呼塵除塵效率比之前提高了9.08%。根據本試驗結果，井下大采高工作面濕式捕塵網技術在應用過程中，篩網全部使用新型阻燃性聚乙烯塑料材質濾網，最大程度地提高降塵效率。

3 負壓噴霧的安裝

負壓除塵系統由噴霧總成系統、供氣系統、供水系統、控制系統等部分組成。除塵系統利用高速汽霧射流在射流周圍形成負壓的機理除塵，每一個噴頭可以在以噴頭為圓心、直徑1m的范圍內形成負壓區，將帶塵的空氣吸到霧柱內，小霧粒擊中霧柱內的粉塵將其捕捉潤濕，使其降落。

4 降塵效果分析

為了檢驗濕式捕塵網除塵效果，對補連塔煤礦大采高12511綜采工作面粉塵濃度進行了測定，測定了捕塵網技術應用前后的各測點粉塵濃度。

在測定時，為了真實反映除塵效果，分別對工作面煤機司機作業處、支架工移架處及回風巷25m范圍處的粉塵濃度進行了測定。粉塵濃度測定結果如表2所示，粉塵降塵率如圖3所示。

表2 濕式捕塵網使用后粉塵濃度測定表

圖3 濕式捕塵網使用后全塵降塵率

以上可以看出，補連塔煤礦12511綜采工作面在濕式捕塵網防塵技術體系應用后，采煤機司機處全塵、呼塵濃度分別由287.6mg/m3、96.2mg/m3降至54.1mg/m3、16.2mg/m3，全塵降塵效率達到了81.19%，其他地點降塵效率平均也達到了88%以上，均取得了良好的降塵效果。

5 結語

（1）濕式捕塵網技術主要是通過架間捕塵網、回風防塵濾網、高負壓噴霧幾部分綜合作用來降低工作面粉塵濃度。

（2）補連塔煤礦8m大采高綜采工作面應用濕式捕塵網技術后，實測采煤機司機處全塵、呼塵濃度分別由287.6mg/m3、96.2mg/m3降至54.1mg/m3、16.2mg/m3，全塵降塵效率達到了81.19%。

（3）濕式捕塵網技術對其他煤礦同等開采條件下粉塵治理有著較強的借鑒意義。