綜采工作面氣水噴霧粉塵防治技術研究

（山西陽煤集團救護大隊 山西 045000）

引言

在煤礦生產的過程中會產生大量的煤塵。這些煤塵不僅會對采礦人員的身體造成一定的損害，更會使得煤塵出現爆炸的現象，最終危害礦井的安全生產。因此，對綜采工作面采用氣水噴霧粉塵防治策略顯得尤為重要。

1.綜采工作面煤塵來源和產塵特點

多數煤礦綜采工作面內部的機械化程度很高，煤炭的產量也會隨之升高。包括切割落煤、裝載煤炭、運輸煤炭和處理采空區等程序都更好地集合在了一起。整個綜采工作面不僅煤塵的產量很大，每個立方米煤塵的濃度甚至會達到1.0g-3.2g[1]。所以，從理論上看，綜采工作面非常容易發生煤層爆炸事件。如果綜采工作面的長度超過了300m，就會增加除塵工作的負擔。

2.綜采工作面除塵降塵和氣水噴霧的原理

(1)綜采工作面除塵降塵的原理

在對綜采工作面內部煤塵的來源和特點分析之后可以得知：綜采工作面除塵和降塵的重點為選擇除塵和降塵的地點，為的是更好地防止煤塵不斷地擴散。現代煤礦企業所使用的常規除塵可以分為機械除塵和電除塵兩個類型。機械除塵是利用離心力碰撞和慣性碰撞的原理，電力除塵是采用“帶電收集煤塵”“電暈放電”和其他不同的方式。

(2)氣水噴霧作用原理

著名的氣水噴霧作用原理其實就被歸于機械除塵的范疇。噴霧泵站會先對水流進行加壓，之后再借助工作面產塵地點內部的霧化噴頭來直接霧化高壓水，為的是更好地除掉工作面內部的煤塵。

噴霧泵站的作用則是通過增強噴霧水壓來提升噴頭噴水的速度，最終有效地進行除塵。多數的霧化噴頭可以將高壓水流轉化成懸浮的小水滴。正是因為內部的水滴重量較少，所以可以較長時間的懸浮在采煤工作面內部。又因為受到了風流的影響，所以霧化小水滴的范圍進一步擴大。空氣阻力使得霧化時水滴的下落速度有所減緩，進一步延長了水滴下落的時間，提升除塵的效果。綜采工作面內部的噴霧防塵技術主要是由噴霧泵站、采煤機噴霧系統和其他不同的噴霧系統組成。

3.綜采工作面氣水噴霧粉塵防治技術

(1)噴霧泵站

正因為綜采工作面內部的噴霧泵站會對防治噴霧粉塵提出更高的要求。一定要讓泵站內部的系統壓力有效地克服高壓管路造成的損失，以便更好地進行降塵，各個地點噴霧系統內部噴霧口的水壓更不會超過1MPa。

更多的噴霧泵站不僅內部壓力較高，壽命也更長，因此可以更好地被使用。目前常用的噴霧泵站的型號有PB-130/55和B-260/56。

(2)采煤機高壓噴霧系統

綜采采煤機的噴霧口在初期的噴霧效果較好。但是，隨著采煤機在不斷地高速運轉，有一部分的煤炭就會直接堵塞采煤機的噴霧口，使得采煤機不能夠更好地噴霧。常規綜采面內部的采煤機高壓噴霧系統主要會配合ZPCZ型噴霧裝置，內部工作壓力大于8MPa，最大的噴霧流量介于50L/min-80L/min，這樣的速度能夠避免噴霧口出現堵塞的現象，自然也就能夠除掉采煤機周圍的煤塵，效率一度高達76%。

4.實際案例分析

(1)氣水噴霧除塵系統設計

在實踐過程中可得知，綜采工作面主要揚塵的特點有如下幾點：第一，采煤機滾筒處是整個綜采工作面的主要產塵點；第二，在采煤機滾筒的前方，因為其位置非常特殊，所以很難在現場就測試粉塵的濃度，但是在通過對比之后可以發現該處的粉塵濃度相對較高。第三，采煤機搖臂和刮板運輸機之間不僅有著重要的產塵點，其也是借助煤壁內部的粉塵來直接向人行道上擴散，主要的位置則如圖1所示：

圖1 綜采工作面平面示意圖

(2)滾筒處抑塵設計

滾筒處是綜采工作面內部的主要產塵點，眾多工作者也在分析如何更好地抑制存在于滾筒處的揚塵。但是，正是因為以往設計的噴霧系統并沒有將噴嘴的位置設置在合理的位置，所以無法讓水霧有效地覆蓋整個滾筒。本文所設計的系統是經過精確計算和合理布局的，當噴嘴β的安置角度和噴嘴仰角θ被合理設置之后，就可以有效地覆蓋存在于滾筒處的產塵點，結構如圖2所示。

圖2 滾筒處噴嘴安置角度示意圖

(3)滾筒前方降塵設計

正因為采煤機滾筒的前方位置非常特殊，所以很難直接在現場測得粉塵濃度。但是，借助數字模擬依然可以發現該處粉塵的濃度很高。采煤工作面內部的粉塵都是從內往外擴散的，因此可以算作是綜采工作面內部粉塵沉降的具體位置[2]。本文在設計該系統時充分考慮到了此處粉塵處理的要點，并綜合計算了噴嘴覆蓋角和單獨的噴嘴所能夠直接覆蓋的范圍，其預設的覆蓋范圍如圖3所示。

圖3 噴霧除塵系統滾筒前方噴霧覆蓋范圍示意圖

(4)噴霧除塵系統安裝后的效果

從安裝噴霧除塵系統安裝前后的分布情況來看，在實際安裝噴霧除塵系統之后，包括順風割煤、人行道和其他地方的粉塵濃度都會不斷地下降，其效果也很明顯。順風割煤槽的降塵率普遍被控制在60%-75%左右，逆風割煤溜槽的降塵率一度可以達到40%-60%左右。設計的系統將會在很大程度上抑制綜采工作面產塵量，最終在采煤搖臂和運輸機之間形成一個合適的水霧帶，這樣就能夠不讓粉塵向人行道直接進行擴散，最終保證了整個綜采工作面內部的環境。

5.綜采工作面氣水噴霧粉塵防治技術要點

在分析了以上綜采工作面內部氣水噴霧粉塵防治系統的結構之后主要從以下幾個方面來防治粉塵：

(1)健全機構設置

先建立粉塵工作管理機構，再通過配置專門人員來形成“齊抓共管”的局面。并在強化防塵治理的基礎上成立專門的綜采工作面防塵領導小組，必要時設置組長、副組長和其他崗位。這樣一個工作小組主要就是為了能夠負責整個綜采工作面的防塵治理工作，并讓人、財和物都能夠發揮實際的作用。注意按照《煤礦安全規程》中的有關規定來進行專項的煤礦粉塵治理[3]。并通過全面檢查礦井下粉塵存在的情況之后再及時匯總問題。

綜采工作面內部的領導小組負責全面完善噴霧系統、降塵水幕和粉塵自動監測設備等不同的設施，并通過引入新的綜采工作面設備和技術來提升粉塵治理的能力，保證所有粉塵的質量能夠真正達標。

(2)制定合適的綜采工作面防塵制度

可以從如下幾個方面來制定綜采工作面防塵制度：第一，詳細地制定出綜合的防塵措施，并在畫出綜合防塵系統圖的基礎上標出各類設備的位置；第二，在實際交接班前保證所有的設施都能夠完好無損；第三，保證整個綜采工作面內部的灑水管路都能夠不漏水；第四，在供水管路系統內部安裝合適的過濾器和增壓裝置；第五，采煤機需要配置合適的內部和外部噴霧裝置，并讓噴霧裝置都能夠有良好的霧化效果，這樣才能夠保證水質清潔。如果一旦發現噴嘴存在堵塞的情況，則需要第一時間進行更換。第六，所有的作業人員需要讓使用噴霧裝置時的氣壓、水流量和水質都能夠達到一定的要求。第七，通過定期沖刷積塵來沖走。第八，所有綜采工作面和回風巷道內部的人員都可以有效地佩戴防塵口罩。第九，讓綜采工作面各轉載點和破碎點內部都裝有良好的噴霧灑水裝置，并讓專人進行負責。

6.結束語

隨著綜采工作面不斷地被推廣，關于煤塵、除塵和其他相關的技術正不斷地向前進。本文通過分析綜采工作面內部的氣水噴霧粉塵防治技術和防治的效果，來向讀者全面展示整個綜采工作面內部的氣水噴霧粉塵防治結構，這樣才能夠在降低粉塵的基礎上讓煤礦生產更好地進行。