綜采工作面通風(fēng)除塵工藝優(yōu)化應(yīng)用

韓 路

（山西高河能源有限公司，山西長治046000）

1 概述

山西高河能源有限公司E1306工作面為東一盤區(qū)工作面，東邊距礦井邊界180m，東邊、北邊為未采區(qū)，西邊為E1308上分層充填工作面未采區(qū)，南邊為+450m水平東翼大巷。

E1306工作面膠帶順槽全長1188m，回風(fēng)順槽全長1088m，上分層切眼長317m。工作面回采為3#煤層，賦存于二疊系山西組地層中，為瀉湖相沉積。該工作面處于高河背斜西翼，煤層厚度穩(wěn)定，根據(jù)1602#勘探鉆孔及周邊巷道資料，工作面煤厚6.7～7.1m，平均6.9m。全煤間夾有一層炭質(zhì)泥巖夾矸，厚度0.10～0.35m，平均0.20m。煤厚傾角為0°～8°，平均2°，煤層埋深394.5～422m，距9#煤層平均距離59.9m。煤層頂?shù)装鍘r性如表1所示。

表1 E1306工作面回采的3#煤層頂?shù)装鍘r性表

工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，采用MG400/930-WD 采煤機(jī)采煤，生產(chǎn)能力為830t/h，總裝機(jī)功率930kW，采高范圍2.0～4.0m，泵站電機(jī)功率20kW，牽引速度0～12.8m/min；采用ZC8500/22/40 液壓支架支護(hù)頂板，工作阻力為8500kN；初撐力為7752kN；支護(hù)強(qiáng)度為0.52～0.61MPa；支 撐 高 度 為2.2～4.0m；采 高 范 圍 為2600～3700mm，截止目前工作面已回采450m。

2 工作面粉塵來源及降塵顯著

2.1 工作面粉塵來源

工作面回采期間通過現(xiàn)場觀察分析發(fā)現(xiàn)，工作面粉塵來源主要來自與以下四方面：

（1）采煤產(chǎn)生粉塵：工作面主要采用采煤機(jī)經(jīng)常破煤及裝煤工序，回采時(shí)采煤機(jī)與煤體之間摩擦、撞擊導(dǎo)致煤體破碎產(chǎn)生粉塵，并通過風(fēng)流帶入工作面內(nèi)。同時(shí)采煤機(jī)在裝煤時(shí)，會(huì)造成煤矸震動(dòng)產(chǎn)生粉塵。

（2）架間粉塵：工作面回采過程中產(chǎn)生的粉塵一部分在液壓支架沉積，當(dāng)工作面移架時(shí)，沉積在風(fēng)流作用下產(chǎn)生揚(yáng)塵；同時(shí)支架在移架時(shí)會(huì)造成上覆頂板出現(xiàn)蠕動(dòng)變形，導(dǎo)致上覆頂板松散煤體掉落并產(chǎn)生粉塵。

（3）煤壁粉塵：工作面采煤后部分松散煤體附著在煤壁上，在工作面風(fēng)流作用下煤壁附著的浮塵產(chǎn)生揚(yáng)塵進(jìn)入工作面。

（4）采空區(qū)粉塵：工作面回采后采空區(qū)頂板在垮落時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)以及大氣壓，造成采空區(qū)內(nèi)粉塵進(jìn)入工作面。

2.2 E1306工作面回采前期除塵現(xiàn)狀

（1）原除塵系統(tǒng)：E1306 工作面回采前期主要采用噴霧降塵，工作面采煤機(jī)采用內(nèi)外噴霧系統(tǒng)，其中內(nèi)噴霧系統(tǒng)壓力為2.5MPa，外噴霧系統(tǒng)壓力為2.0MPa；同時(shí)在工作面機(jī)道處安裝噴霧降塵裝置，每隔50m 安裝一道，工作面內(nèi)共計(jì)安裝6道，噴霧降塵裝置主要由高壓噴頭、噴頭支架、高壓膠管、閥門等部分組成，該裝置安裝在液壓支架頂梁下方，高壓膠管與工作面內(nèi)靜壓水管路連接，每班安排專人開啟。

（2）降塵現(xiàn)狀：E1306 工作面回采前期通過現(xiàn)場監(jiān)測(cè)粉塵濃度發(fā)現(xiàn)，工作面降塵后落煤點(diǎn)平均粉塵濃度高達(dá)143mg/m3，機(jī)道處平均粉塵濃度高達(dá)114mg/m3，工作面回采期間能見度不足15m，原除塵技術(shù)滿足不了工作面回采要求。

2.3 除塵系統(tǒng)問題分析

（1）除塵裝置數(shù)量多：采用傳統(tǒng)噴霧除塵裝置工作面內(nèi)安裝數(shù)量多，且裝置結(jié)構(gòu)簡單、自動(dòng)化水平低，裝置故障率高，增加了工作面設(shè)備成本費(fèi)用；同時(shí)工作面回采期間需安排專人開啟噴霧裝置，增加了工作面勞動(dòng)成本費(fèi)用。

（2）除塵效果差：傳統(tǒng)噴霧裝置主要采用增加裝置對(duì)水壓進(jìn)行霧化，霧化后的水霧顆粒對(duì)粉塵顆粒進(jìn)行包裹，從而實(shí)現(xiàn)降塵的目的，但是水霧顆粒體積小重量大且對(duì)粉塵吸附效果差，水霧顆粒無法有效實(shí)現(xiàn)降塵的目的，同時(shí)工作面風(fēng)速為2.0m/s，風(fēng)速大，水霧顆粒在風(fēng)流作用下聚集性差，起不到預(yù)期降塵效果。

（3）工作面積水量大：工作面采用噴霧降塵后，水霧顆粒無法被降解，造成工作面內(nèi)積水量大，而且工作面內(nèi)機(jī)電設(shè)備數(shù)量多，采用噴霧降塵后很容易造成設(shè)備故障以及設(shè)備失爆等。

3 工作面除塵工藝優(yōu)化應(yīng)用

為了解決傳統(tǒng)噴霧降塵系統(tǒng)主要存在的問題，提高工作面降塵效果，高河煤礦通過技術(shù)研究對(duì)傳統(tǒng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用泡沫除塵系統(tǒng)。

3.1 泡沫除塵技術(shù)原理

采用泡沫除塵技術(shù)進(jìn)行除塵時(shí)主要原理如下：①泡沫覆蓋粉塵源后能夠形成無空隙的泡沫體，從而有效阻止揚(yáng)塵擴(kuò)散；②泡沫體體積相對(duì)較大，采用泡沫除塵時(shí)增加了泡沫與粉塵顆粒碰撞機(jī)率；③泡沫采用專用化學(xué)材料制成，具有很強(qiáng)的粘著力，同時(shí)表面張力相對(duì)較低，對(duì)粉塵排斥力小，具有很強(qiáng)的吸附能力，實(shí)現(xiàn)粉塵顆粒沉降作用；④同時(shí)泡沫體內(nèi)含水分子，泡沫降塵時(shí)先利用水分子對(duì)煤體進(jìn)行濕潤作用，煤體吸附水份后通過水分子之間的橋連作用，增加了粉塵顆粒附著強(qiáng)度，防止粉塵顆粒漂浮擴(kuò)散。

3.2 泡沫除塵裝置及發(fā)泡材料

工作面采用的泡沫除塵裝置共計(jì)四套，其中MG400/930-WD采煤機(jī)雙滾筒上各安裝一套滾筒泡沫除塵裝置；工作面機(jī)道每隔120m安裝一套架間噴霧除塵裝置。

（1）截割部泡沫除塵裝置主要由箱體及泡沫生成設(shè)備、分配器、噴頭架、旋轉(zhuǎn)噴頭、進(jìn)風(fēng)管、水管等部分組成，如圖1所示。其中泡沫生產(chǎn)設(shè)備為核心配件，泡沫生產(chǎn)體在設(shè)備內(nèi)通過水壓作用下產(chǎn)生高濃度泡沫，然后利用風(fēng)管實(shí)現(xiàn)泡沫流動(dòng)、分配器分配，最終從旋轉(zhuǎn)噴頭噴出。

圖1 泡沫除塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖

（2）泡沫生成劑主要以十二烷基二甲基氧化胺為發(fā)泡劑的有機(jī)化學(xué)材料，主要成份由發(fā)泡劑、潤濕劑以及穩(wěn)泡劑等部分組成，配比為4∶1∶0.5，潤濕劑主要以月桂酰胺丙基氧化胺為主成份，穩(wěn)泡劑主要由聚乙烯醇、淀粉、聚丙烯酰胺等成份組成。

3.3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

為了驗(yàn)證泡沫除塵效果，采用粒子分離器分別對(duì)噴霧降塵期間以及泡沫除塵期間工作面內(nèi)全塵濃度和呼吸性粉塵濃度，通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：采用噴霧除塵系統(tǒng)后工作面內(nèi)全塵平均濃度為147mg/m3，呼吸性粉塵平均濃度為89mg/m3，工作面平均能見度為15.7m，而采用泡沫除塵系統(tǒng)后實(shí)測(cè)工作面全塵平均濃度為24mg/m3，呼吸性粉塵平均濃度為4.8mg/m3，工作面平均能見度為52.4m；由此可見，采用泡沫除塵技術(shù)后相比傳統(tǒng)噴霧除塵技術(shù)，該技術(shù)除塵效果好，能夠滿足工作面安全高效回采需求。

4 結(jié)束語

高河煤礦對(duì)E1306工作面原通風(fēng)除塵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用泡沫除塵技術(shù)，通過實(shí)際應(yīng)用效果來看，取得了顯著應(yīng)用成效：

（1）與傳統(tǒng)噴霧降塵系統(tǒng)相比，工作面內(nèi)安裝泡沫除塵裝置數(shù)量減少，降低了除塵設(shè)備成本費(fèi)用，而且該裝置自動(dòng)化水平高無需人工干預(yù)，降低了降塵勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）泡沫顆粒體積大、吸附能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)粉塵進(jìn)行包裹并達(dá)到沉降作用，同時(shí)泡沫能夠被煤巖體降解，對(duì)工作面作業(yè)環(huán)境影響小，具有較好的降塵效果。