厚煤层综放工作面综合防尘技术研究

杨兆祺

（山西灵石红杏鑫鼎泰煤业有限公司，山西 灵石 031304）

厚煤层综放工作面综合防尘技术研究

杨兆祺

（山西灵石红杏鑫鼎泰煤业有限公司，山西 灵石 031304）

通过对厚煤层综放工作面产尘特点进行分析，提出了具有针对性、实效性的综合防尘、降尘技术措施，并应用科学管理方法，为改善工作面作业环境和实现综放面安全、高效开采创造有利条件。

综放工作面；粉尘浓度；防尘措施；科学管理

1 问题的提出

综采放顶煤是现在我国开采厚煤层的主要采煤方法，较分层开采具有明显的技术和经济优势。该采煤工艺具有高产、高效、低耗和劳动强度低等优点，但同时工作面产尘量大，粉尘浓度高，给作业人员身体健康和工作面安全生产带来了严重威胁。我国煤矿安全规程规定粉尘中游离Si02含量小于10%时，总粉尘最高容许浓度为10mg/m3，呼吸性粉尘最高容许浓度为3.5mg/m3，但目前大多煤矿综放工作面很难达到这个标准。综放工作面由于其开采工艺自身特点，增加了放煤、后溜、后部转载点及后部破碎机等，粉尘浓度比普通综采高几百到几千mg/m3。因此，必须对综放工作面的粉尘实行综合治理。

2 综放工作面的产尘特点

与普通综采相比，放顶煤工作面除具有一般综采工作面的产尘特点外，由于增加了放煤工艺，在尘源和粉尘的分布上带来了一些新的特点：

综放工作面煤尘浓度均高于一般综采工作面，若未采取任何防尘措施，最大产尘浓度高可达5 000～6000mg/m3。放煤产尘在整个作业期间持续的时间长。综放面变普通综采面的单一煤流为割煤、放煤两个煤流，增加了煤炭在工作面运输过程中的产尘量。放煤处放下的顶煤块度大、数量多，破碎机破碎量增多，破碎机处产尘量增多。移架时产尘发生了变化，即普通综采工作面支架上面为顶板岩层，架间漏矸少、产尘量少，在综放工作面支架上面为破碎的顶煤，架间漏煤多，产尘量大。

因此，综放工作面具有尘源多、产尘强度大、持续时间长等特点，比普通综采工作面的煤尘浓度大，防尘难度也大等特点。

3 综放工作面综合防尘技术措施

3.1 减少和抑制尘源产尘量

3.1.1 预先湿润煤体防尘技术

煤层注水是一项重要的预先湿润煤体技术，也是防治煤尘最主动、最有效的治本措施之一。煤的产尘能力是表征煤在外力作用下产生微细粉尘的能力。它与煤的本身性质有关，同时还与煤的水分含量及赋存条件等因素有关。煤的产尘能力越小，表明煤层开采时的粉尘产生量也就越小。对于变质程度和赋存条件一定的煤层而言，煤的产尘能力主要取决于煤的水分含量。煤层注水防尘就是通过提高煤的水分含量，以达到降低煤的产尘能力之目的。

3.1.2 改进或选择合理的采煤机截割机构及工作参数减少煤尘

采煤机的结构参数主要表现在截齿及其安装上。在截割过程中，截齿的类型、尺寸、数量、锐度及安装方向等都与产尘量有密切关系。在满足强度要求的情况下，采用窄截齿，减少齿数，增大齿距，可减少产尘量。和采用径向安装相比，截齿采用切向安装时，吃力强度大，齿数少，负荷平稳、产生煤尘较少。为减少截齿对煤体的碾压和摩擦，截齿受到磨损后，在前角减到零之前必须换新截齿，否则将会因阻力急剧增大而产尘量增大。

采煤机的牵引速度、滚筒转速及截齿的截割深度是采煤机的主要工作参数。在给定采煤设备的条件小，合理选择采煤机的工作参数对降低采煤机的产尘量也起着重要的作用。实践证明，低速深截割消除了大量的煤屑，减少了煤块总的表面积，使采煤机功率消耗降低，可以显著地减少截煤时产生的煤尘数量。此外，低速旋转使截盘的扇风作用减弱，从而减少煤尘循环及其对设备的研磨现象。

3.2 降低矿井风流中的悬浮粉尘

3.2.1 采煤机组内外高压喷雾降尘

目前采煤机滚筒上虽然都装有内外喷雾装置，但由于井下水质锈蚀、粉尘堵塞，井下供水压力低，以及在管理上重视不够等原因，常常导致采煤机原有内、外喷雾系统不能正常工作，甚至形同虚设，严重影响降尘效果。为更好地减少割煤过程中产生的粉尘，在保留原采煤机外喷雾系统的情况下，改进外喷雾。一种方法是增加以“双水环”为主的外喷雾系统。该外喷雾系统共有两部分组成：一是在采煤机机身左右两端各加一组“双水环”喷雾，各有8～9个喷头，向滚筒喷射，它既能捕捉采煤机截煤时所产生的粉尘，又能捕捉采煤机装煤和破碎大块煤时所产生的粉尘。二是在采煤机前后摇臂上各加一组喷雾，分别安装6～7个喷头，直接向采煤机滚筒尘源喷雾，捕捉粉尘。另一种方法是增加采煤机“径向雾屏装置”，在采煤机两摇臂上分别安设一组径向雾屏装置，每一组径向雾屏由2个金属空腔组成。金属空腔1呈长方形，有5个喷头。金属空腔2呈弧形，有4个喷头。该装置安装在摇臂上，即接近尘源，又不易被破坏，并能封闭尘源加以捕获，是一种较理想的采煤机降尘装置。

3.2.2 实现放煤、移架的自动高压喷雾降尘

放煤作业时产尘量大，产尘的部位在支架后部刮板输送机处，支架后部风速小，约为工作面主风流风速的1/3，放煤时产生的粉尘大部分随风流向下风侧邻架扩散。另外，液压支架在降柱、移架和升柱过程中，都要产生大量粉尘。为了加强放煤口防尘，还应实现下风侧邻架和本架同时喷雾，这样可进一步促使粉尘沉降。液压支架喷雾降尘喷头安装位置见图1。在前喷雾点设2个喷嘴，移架时可以对靠工作面煤壁侧的粉尘加以控制。同时，还可以作为随机水幕；后喷雾点设2个喷嘴，分别设于支架两前连杆上，位于前连杆中部，控制支架后侧空间的粉尘。

图1 液压支架喷雾示意图

3.2.3 转载机-破碎机封闭-喷雾降尘

转载机-破碎机通常是运输顺槽内的主要产尘点，也是采煤工作面进风流污染的主要原因。因此在工作面胶带顺槽中，封闭转载机-破碎机的尘源，在该区域进出口处安设喷头喷雾，手动阀门控制，同时在各皮带、转载输送机转载处全部安装触控自动喷雾装置，可以显著降低粉尘。图2给出的是一个转载机-破碎机系统的降尘装置。

图2 转载机-破碎机的喷雾降尘布置

3.2.4 工作面进、回风顺槽安装净化水幕净化风流

在距工作面50 m左右的进、回风顺槽内，选择支护完好、壁面平整的巷道段安设第一道水幕，然后再在距第一道水幕50 m的进回风巷中设置第二道水幕。在开采过程中始终保持进、回风巷内有2～3处净化水幕。净化水幕应保证水雾能密实过滤风流全断面，并连续不间断地喷雾，从而达到降尘的目的。

3.3 合理的通风技术

通过选择工作面合理的通风方式、通风系统、风流方向、通风参数和安装简易的通风设施，可以有效降低工作面的粉尘浓度。实践研究表明，在相同条件下压入式通风比抽出式通风的粉尘浓度大约要低45%左右，工作面采用下行通风后，各工序的煤尘浓度都明显地比上行通风少，平顶山煤矿某工作面采用下行通风最大降尘率为48.1%，最小降尘率为19.5%；根据开采煤体的水分、采煤机的割煤能力和采取的其他防尘措施的差异，选取相应的最佳排尘风速，可以有效降低工作面的二次扬尘。为保证工作面有足够风量和合理风速，必须杜绝工作面的漏风，因此应在工作面适当位置安装简易通风设施，如设置采空区风帘、人行道风帘、切口风帘等，达到最佳通风除尘的目的。

3.4 提高个体防护，加强科学管理

井下各生产环节采取防尘措施后，仍有少量细微粉尘悬浮于空气中，所以加强个体防护是综合防尘措施的一个重要方面。严格落实科学管理体制，应用科学管理方法，加强员工技术培训工作，提高作业人员素质，使煤矿各生产场所粉尘浓度达到最低标准。

4 结语

目前，我国厚煤层综放开采所占比重越来越大，随着综放面产量大幅度提高，综放面粉尘浓度也相应增大。为了保障井下工人的身体健康，促进工作面安全生产，综放面应重点加强煤层注水、采煤机内外高压喷雾、移架和放煤的自动高压喷雾、破碎机的封闭高压喷雾、转载点喷雾和上下顺槽的水幕降尘，以及合理供风，控制风速等简单的技术措施。并且要加强综合防尘的组织管理与安全技术管理，加强防尘技术科研攻关，逐步实现井下防尘装备现代化，使厚煤层综放开采的防治粉尘工作取得良好的成效。

[1]刘鹏飞.综采放顶煤工作面的综合防尘技术[J].煤炭技术，2008,27（10）.

[2]史国跃，王永林.大采高综放工作面综合防尘技术应用[J].煤，2008,17（7）.

[3]王桂明，张嘉勇，巩学敏.综放工作面综合防尘技术研究[J].2006,25（11）.

Abstract:On the analysis of dust features of fully-mechanized working face in thick coal seams,the paper presents relevant,effective,and comprehensive dust prevention and removal technical measures.Combined with scientific management,the measure creates the condition for improving environment and realizing safety and efficient mining on the fully-mechanized working faces.

Keywords:fully-mechanized working face;dust concentration;dust prevention measures;scientific management

编辑：徐树文

Comprehensive Dust-Prevention Research on Thick Coal Seam of Fully-Mechanized Working Face

YANG Zhao-qi

（Hongxing Xindingtai Coal Co.Ltd.,Lingshi Shanxi,031304,China）

TD714+.4

A

1672-5050（2010）06-0050-03

2010-03-25

杨兆祺（1962—），男，山西平遥人，大专，工程师，从事煤矿生产安全技术管理工作。