華勝煤礦3203采煤工作面防塵技術(shù)應(yīng)用

張曉榮

（山西蒲縣華勝煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041206）

綜采工作面是煤礦井下最大的產(chǎn)塵源，作業(yè)過程中呼吸性粉塵產(chǎn)生量大，對作業(yè)人員的身體健康構(gòu)成威脅，且造成工作面能見度低，制約工作面的正常回采[1-2]。高效治理綜采工作面粉塵，對保障采煤工人的身體健康和礦井的安全生產(chǎn)，具有十分重要的意義。

1 3203采煤工作面概況

華勝煤礦位于山西省蒲縣縣城東部20 km處，礦井生產(chǎn)能力0.90 Mt/a，目前主采3號煤層。煤層傾角為1°～10°，平均5.5°，厚度為1.7 m，硬度為2～3，裂隙發(fā)育。煤種為氣煤，水分1.02%，灰分19.81%，揮發(fā)分38.42%，硫分0.91%，發(fā)熱量27.44 MJ/kg（不含頂、底矸和夾矸）。

3203工作面傾斜和走向長度分別為199 m和500 m，采高2.4 m，240 m內(nèi)北側(cè)為3202工作面未開采部分，240～549.25 m間北側(cè)為3202回采工作面采空區(qū)，南側(cè)為3204回風(fēng)順槽，西南側(cè)為實體煤層。工作面瓦斯和二氧化碳絕對涌出量分別為0.53 m3/min和0.73 m3/min，瓦斯和二氧化碳相對涌出量分別為0.30 m3/t和0.42 m3/t。采煤機(jī)型號為MG300/700-AWD，技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 MG300/700-AWD采煤機(jī)技術(shù)特征

2 工作面粉塵運移規(guī)律

2.1 粉塵產(chǎn)生特性

采煤機(jī)滾筒截割煤壁是綜采工作面最主要的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)。滾筒高速旋轉(zhuǎn)帶動其上的多個截齒與煤體相互碰撞使其破碎產(chǎn)生大量粉塵，而碎煤塊掉落到地面后可能會造成二次揚塵，甚至可能會再次發(fā)生碰撞破碎產(chǎn)生粉塵；采煤機(jī)割煤過程中支架需隨工作面向前推進(jìn)，支架移動過程中與頂?shù)装迕后w相互擠壓摩擦產(chǎn)生粉塵，同時還會造成積塵下落；截割后產(chǎn)生的碎煤塊由刮板運輸機(jī)運送過程中可能發(fā)生小范圍碰撞，運至皮帶機(jī)轉(zhuǎn)載點處從上皮帶向下皮帶轉(zhuǎn)運過程中將煤體拋出，沉積粉塵隨之揚起，同時煤體掉落在下皮帶上相互沖擊碰撞，產(chǎn)生二次揚塵。

2.2 粉塵運移特性

在煤壁上受滾筒旋轉(zhuǎn)截割作用產(chǎn)生的粉塵主要隨風(fēng)流一同向回風(fēng)側(cè)運移，較少部分粉塵可以橫向擴(kuò)散到人行道中，更多的粉塵仍然是沿煤壁附近的巷道一側(cè)運動，隨風(fēng)流并不斷沉降，多數(shù)粉塵落在煤壁和工作面底板上被捕獲。

采煤機(jī)前后滾筒截割產(chǎn)生粉塵的運移狀態(tài)略有差別，在前滾筒產(chǎn)生的粉塵會在采煤機(jī)機(jī)體前分流，此時受較強(qiáng)的風(fēng)流紊流影響將有部分粉塵向人行道中擴(kuò)散，但占比較小。綜采工作面進(jìn)風(fēng)所攜帶的粉塵，一方面隨風(fēng)流向回風(fēng)側(cè)運動，一方面橫向隨機(jī)擴(kuò)散，沿程粉塵不斷落在煤壁和工作面底板上被捕獲。經(jīng)現(xiàn)場實測，粉塵在人行道中的濃度降低很快，目前認(rèn)為這是由于人行道中空間較狹窄且支架液壓柱等阻礙物較多，粉塵容易被截留捕獲。

3 綜合降塵技術(shù)應(yīng)用

3.1 工作面綜合降塵技術(shù)

（1）利用采煤機(jī)自帶的內(nèi)、外噴霧作為截割產(chǎn)塵的主要降塵裝置，保證噴霧裝置正常使用，每次檢修班要對噴霧堵塞情況、噴頭磨損程度進(jìn)行檢查，截割時采用專用噴霧泵進(jìn)行噴霧用水加壓，外噴霧和內(nèi)噴霧用水壓力分別為5 MPa和3 MPa。

（2）在液壓支架上安裝聯(lián)動式架間噴霧裝置，可以在移架過程中同步開啟。

（3）在刮板輸送機(jī)機(jī)頭、破碎機(jī)、各皮帶機(jī)轉(zhuǎn)載點等安裝粉塵封閉罩，并在其中安設(shè)噴霧裝置，噴頭分別朝向上皮帶機(jī)尾以及下皮帶落煤點，噴霧供水壓力為1 MPa。

（4）在3203綜采工作面回風(fēng)順槽距離工作面10 m以及30 m處分別設(shè)置一道聯(lián)動式全封閉水幕簾，供水壓力為1 MPa。

3.2 降塵效果分析

為了測定采用綜合除塵技術(shù)后3203采煤工作面粉塵濃度情況，利用直讀式粉塵濃度測量儀測定粉塵濃度，測塵點的設(shè)置參照我國頒布的《煤礦井下粉塵綜合防治技術(shù)規(guī)范》（AQ 1020-2006）[3]，分別在采煤機(jī)司機(jī)處以及回風(fēng)順槽第二道全封閉水幕簾后方2 m處，測塵儀固定高度為工人呼吸帶高度。粉塵測量結(jié)果見表2和表3。

表2 采煤機(jī)司機(jī)處粉塵濃度實測數(shù)據(jù)

表3 水幕簾后方2 m處粉塵濃度實測數(shù)據(jù)

（1）采煤機(jī)司機(jī)處

由表2可知，3203綜采工作面實施綜合降塵技術(shù)措施后，司機(jī)作業(yè)地點平均總粉塵濃度從297.1 mg/m3降至37.4 mg/m3，平均呼吸性粉塵濃度從142.8 mg/m3降低到17.9 mg/m3，極大地降低了工作面粉塵濃度。各種防塵措施的降塵效率可依據(jù)公式（1）進(jìn)行計算[4]：

式中：η為降塵效率；c1為采用綜合降塵措施前的粉塵濃度，mg/m3；c2為采用綜合降塵措施后的粉塵濃度，mg/m3。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)及式（1），可得泡沫對司機(jī)處總粉塵的降塵效率（ηt） 為：

對呼吸性粉塵的降塵效率（ηr）為：

在司機(jī)工作地點，采用綜合降塵技術(shù)后對總粉塵的降塵效率ηt=87.4%，對呼吸性粉塵的降塵效率ηr= 87.5%。工作面粉塵濃度顯著降低，作業(yè)環(huán)境得到了極大改善。

（2）水幕簾后2 m處

由表3和式1計算可知，3203綜采工作面回風(fēng)側(cè)第二道水幕簾后側(cè)2 m處平均總粉塵濃度從425.2 mg/m3降至52.2 mg/m3，呼吸性粉塵濃度從207.0 mg/m3降低到23.6 mg/m3，極大地降低了工作面粉塵濃度。

根據(jù)式（1）可得，對總粉塵的降塵效率（ηt）為：

對呼吸性粉塵的降塵效率（ηr）為：

綜合降塵技術(shù)對回風(fēng)順槽全塵和呼塵的降塵率達(dá)到了85%以上，粉塵治理效果比較顯著，改善了作業(yè)環(huán)境。

4 結(jié)論

通過對華勝礦3203綜采工作面粉塵產(chǎn)生及運移情況分析發(fā)現(xiàn)，粉塵主要產(chǎn)生在煤體碰撞破碎和二次揚塵的環(huán)節(jié)，如滾筒割煤、支架移架、運煤等環(huán)節(jié)，分析了采煤工作面粉塵運移規(guī)律，提出了采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、架間噴霧、轉(zhuǎn)載點噴霧、回風(fēng)順槽水幕簾噴霧的綜合防塵技術(shù)措施，降塵除塵效果顯著。經(jīng)檢測，采煤機(jī)司機(jī)處全塵和呼塵的除塵率分別為87.4%和87.5%，回風(fēng)順槽水幕簾后全塵和呼塵的除塵率分別為87.7%和88.6%。