W型通風綜采工作面生產(chǎn)期間粉塵分布規(guī)律研究

韓院生

(潞安化工集團 王莊煤礦，山西 長治 046031)

近些年來，已經(jīng)有多種除塵技術(shù)手段及措施應用于國內(nèi)外，這些除塵設(shè)備在防治粉塵上起到了極其重要的作用。現(xiàn)如今，由于對綜采巷道粉塵分布情況認識模糊，而且對其缺乏定量分析，目前的技術(shù)設(shè)備沒有起到滿意的降塵除塵效果。本文以某礦7105W型通風工作面為背景，通過對工作面不同地點粉塵進行測定，分析W型通風工作面粉塵分布規(guī)律，為降低工作面的粉塵濃度以及完善綜合防塵措施提供指導意見[1-3]。

1 工作面基本概況

7105回采工作面通風方式為“W”型通風方式，工作面配風量2 570 m3/min，如圖1所示。7105工作面各巷道長度均為1 965 m，切眼長252 m。本工作面采用走向長壁低位放頂煤采煤法，循環(huán)進度0.8 m，循環(huán)產(chǎn)量為1 772 t，日計劃循環(huán)數(shù)4個。工作面3組排頭架、3組排尾架，164組正規(guī)架，支架從運巷往進風巷方向進行編號，81～85號支架正對回風巷。

2 現(xiàn)場粉塵測定方案

2.1 工作面測點

采煤班從9號支架開始每隔10個支架為1個測點；檢修班從18號支架開始，每隔15個支架為1個測點，進風巷側(cè)的89號～164號支架，隔10個支架為1個測點。

2.2 采煤機測點

距離采煤機滾筒5 m、10 m、15 m、30 m、50 m處附近；采煤機司機位置；注意區(qū)分采煤機移動方向，上移和下移時分別測定(順風割煤和逆風割煤)[5]。

3 工作面順逆風割煤粉塵濃度分布

由于現(xiàn)場條件所限，采煤機機道空間采樣困難，因此測定采煤機在工作面割煤行進時的采樣點，只在支架內(nèi)行人道的呼吸帶上沿程布置采樣點進行采樣分析，研究采煤機在不同區(qū)段(近運巷側(cè)和進風巷側(cè))順逆風割煤時采煤機前后的全塵、呼吸性粉塵濃度的變化規(guī)律，以采煤機滾筒為起始，下風向為正方向，上風向為負方向，測試結(jié)果見表1。繪制采煤機在不同區(qū)段順逆風割煤時采煤機前后粉塵濃度分布，如圖2和圖3所示。

表1 不同區(qū)段順逆風割煤粉塵濃度分布

圖2 近進風巷區(qū)段順逆風割煤粉塵濃度分布規(guī)律

3.1 近進風巷區(qū)段順逆風割煤粉塵濃度分析

如圖2所示，綜采工作面近進風巷區(qū)段順逆風割煤時作業(yè)空間粉塵濃度分布規(guī)律相似，采煤機前粉塵濃度降低，采煤機后15 m位置粉塵濃度達到最大值，之后逐步降低并趨于穩(wěn)定。

順逆風割煤時采煤機上風側(cè)粉塵濃度均較下風側(cè)低，粉塵濃度相近，保持在40～50 mg/m3左右。

圖3 近運巷區(qū)段順逆風割煤粉塵濃度分布規(guī)律

順逆風割煤時粉塵濃度最大的位置均位于采煤機下風側(cè)15 m處，順風割煤粉塵濃度最大達到490.4 mg/m3，逆風割煤粉塵濃度最大達到564 mg/m3，沿風流方向，此后粉塵的濃度開始逐漸降低至穩(wěn)定，濃度基本在200 mg/m3左右。

采煤機后方呼吸性粉塵在15 m位置附近達最大值，大概30 m后粉塵的濃度開始逐漸降低至穩(wěn)定，呼吸性粉塵濃度降低趨勢較為緩慢，仍保持在高濃度160 mg/m3左右[4]。

3.2 近運巷區(qū)段順逆風割煤粉塵濃度分析

如圖3所示，受轉(zhuǎn)載機、膠帶巷、破碎機及前后溜影響，采煤機上風側(cè)粉塵濃度大于進風巷采煤時上風側(cè)粉塵濃度，近運巷區(qū)段順逆風割煤下風側(cè)人行道空間區(qū)域粉塵濃度先增后減，在15～20 m附近達到峰值，逆風割煤時全塵濃度最大達738.3 mg/m3。

近運巷區(qū)段順逆風割煤時采煤機前后粉塵濃度分布及彌散規(guī)律與近進風巷區(qū)段規(guī)律相似，采煤機割煤時下風側(cè)人行道空間區(qū)域粉塵濃度呈現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律，并且順風割煤和逆風割煤的粉塵濃度曲線變化規(guī)律相近，逆風割煤相同位置的粉塵濃度明顯大于順風割煤。

4 移架產(chǎn)生粉塵濃度分布規(guī)律分析

由圖4得出移架產(chǎn)塵的粉塵濃度分布規(guī)律為：移動液壓支架時產(chǎn)生的粉塵從支架間的縫隙和前沿落下，由于風流的作用，粉塵在巷道中不斷擴散運動，移架時粉塵濃度從支架上風側(cè)開始至下風側(cè)迅速增大到最高，然后很快降低，在塵源下風側(cè)5 m左右粉塵濃度達到最大，大約為300～400 mg/m3，隨后從移架塵源下風側(cè)10 m處粉塵濃度急劇下降，粉塵濃度都在50 mg/m3內(nèi)浮動。

5 W型通風綜采工作面生產(chǎn)期間粉塵濃度分布總體規(guī)律

逆風割煤與順風割煤進行對比，逆風割煤時所產(chǎn)煤塵濃度更高，二者粉塵運移規(guī)律差異性較小，割煤時下風側(cè)人行道空間區(qū)域粉塵濃度均為先增后減的趨勢，并在15～20 m達到峰值。割煤產(chǎn)塵對采煤機上風側(cè)區(qū)域粉塵濃度的增加影響極小。

圖4 移架產(chǎn)塵濃度分布

移架產(chǎn)塵的粉塵濃度分布規(guī)律為：移架時粉塵濃度從支架上風側(cè)開始至下風側(cè)濃度迅速增大到最高，然后很快降低。在塵源下風側(cè)5 m左右粉塵濃度達到最大，移架塵源下風側(cè)10 m處粉塵濃度急劇下降并趨于穩(wěn)定。