北徐楼煤矿21615薄煤层综采工作面综合防尘技术的应用

张涛+陈伟+赵序峰+鲍青春

摘要：讨论了北徐楼煤矿21615薄煤层综采工作面在各生产环节中产生的矿井粉尘的来源和分布情况，采取的综合防尘灭尘办法，对采取防尘办法前后的粉尘质量浓度情况进行了测量比较。

关键词：煤矿 综采工作面 粉尘监测 粉尘治理

随着地方煤炭资源整合和矿井机械化水平的提高，综采工作面的粉尘浓度也明显提高，影响井下安全生产、加快设备磨损、危及煤矿工人的身体健康。山东丰源远航煤业股份有限公司北徐楼煤矿结合矿井生产现状，在矿井薄煤层综采工作面21615面应用了多种综合防尘技术，安装了GCG1000型在线式粉尘浓度传感器，充分利用了矿井现有防尘设施，使工作面降尘效率达到90%以上。

1 21615综采工作面粉尘的成因及分布

21615工作面为16煤工作面，工作面走向长度均约594m，倾斜长度均约156m；采用单一煤层走向长壁后退式采煤方法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。工艺顺序为割煤—移架—移刮板输送机，风量为435 m3/min。

根据实际测量结果显示，在矿井中，连续产尘强度最大的作业场所主要是综采工作面21615面。进行综采时，各道工序都会产生不同程度的煤尘和岩尘，尤其是采煤机，在工作过程中（割煤、装载、移架、运输）都会产生大量的粉尘。其中，最主要的尘源是采煤机割煤。

1.1 采煤机作业粉尘成因及分布

采煤机在工作的过程中，由于滚筒对煤体进行切割，以及螺旋叶片对煤体进行破碎，在这一过程中会产生大量的煤尘。通常情况下，煤尘的来源主要包括：①进行截割煤时，将截齿刀尖前的煤压实成压固核，当压固核接触应力达到极限时就会破碎，进而产生煤尘。②煤体被采落后，由于后面截齿切割厚度的减少，进而导致产尘量的增加。③煤被割下，以及被滚筒抛出后，在弹性恢复的过程中，会被分离成小煤块，并伴有大量的煤尘产生。④经过长时间的工作，截齿磨钝后，各刃面形成弧面，通过与煤进行碾压和摩擦，进而产生煤尘。⑤煤体在截齿的冲击下，进行二次破碎，同时生成煤尘。

在工作时，由于采煤机的本体或滚筒都是移动的，进而在一定程度上决定了工作面煤尘浓度分布的不均匀性，随采煤机的位置变化，导致工作面任一位置的煤尘浓度在时间和空间上将会不断变化。

根据实测数据显示，煤机顺风进行切割时，煤尘浓度沿着顺风方向，从前滚筒急剧增高；反之，煤尘浓度沿顺风方向不断减小，煤尘浓度在离开滚筒两个支架的位置后达到最低值；之后，沿着顺风方向煤尘浓度逐渐增加。通过上述分析可知，不论通过何种方式切割煤体，煤尘浓度最低位置出现在后滚筒的四周，与前滚筒位置煤尘浓度相比，其值约为50%-60%，其原因是采煤机喷雾降尘作用所致。

1.2 移架粉尘成因及分布

液压支架支护作业时产生的粉尘也是工作面尘源之一。由移架所产生的呼吸性粉尘占采煤机司机位置的31%。移架产尘量的大小受多种因素影响，但最主要的直接顶板条件。

移架产尘量的多少与顶板强度成反比、与工作面所在区段的上覆顶板岩层厚度成正比。在移架的过程中，每一操作步骤所产生的粉尘量都不相同，在破碎顶板和，实测粉尘为45～214mg/m3，而在稳定顶板条件下仅为24～49mg/m3。通过数据对比，对具有不稳定的或破碎顶板的工作面，采取有效的降尘措施更为重要。

1.3 工作面通风对粉尘分布的影响

当工作面运输系统采用逆向风流，即工作面煤流方向与工作面风流方向相反，工作面的进风流有扬尘作用，产尘较多；反之顺煤流通风则产尘较少。同时，工作面进风扬尘程度还与风速有关，风速大，扬尘多，反之则少。

21615工作面在设计之初就考虑到了通风降尘的作用，采用顺煤流通风。经过通风系统调整，风速严格控制在1.8m/s。通风降尘效果已经无潜力可挖。

综上所述，造成21615综采工作面大量产尘的主要原因是：采煤机割煤、工作面移架及工作面的通风状况。

2 21615综采工作面采用的综合防尘措施

针对21615综采工作面粉尘形成的原因，矿井设计并实施以下综合防尘措施。

2.1 煤层注水

采用浅孔动压注水每个工作面必须安设不得少于2台ZAF－16型快速注水器，且每班安设2名专兼职注水工，进行煤层注水作业。工作面必须安设专用的Φ19×10高压胶管作为煤层注水主管路（兼防尘管路），分水管规格为Φ10×5高压胶管，其额定耐压强度均不小于35MPa。配备专用的煤层注水泵，保证煤层注水水压在8～10MPa。工作面采用短臂注水，注水孔深度为1.2m，眼距2.2m。ZAF－16型快速注水器与分水管相连接，注水器插进注水孔后，先关闭卸载阀，然后缓慢开启截止阀，注水2min左右，待注水钻孔附近煤壁、顶板出现渗水后，先关闭截止阀，然后缓慢打开卸载阀，卸载后，取出ZAF－16型快速注水器。

2.2 采煤机使用内、外喷雾

MG210/485-PWD双滚筒采煤机喷雾系统采用内、外喷雾相结合的措施，内喷雾水雾粒径在200um以下，水雾的扩散角小，喷嘴距尘源距离为0.5m，喷嘴距截齿100-150mm。外喷雾采用GCMJPW-1风水喷雾，水由安装在截割部的固定箱上的风水喷雾器喷出，形成水雾覆盖尘源，从而使粉尘湿润沉降。采用风水喷雾的原因是，喷出的水雾粒径小，粒径的运动速度高，水雾的覆盖面积大，水雾密度大，可以提高粉尘湿润的效果。安装风水喷雾器有效射程为2-3m，满足采煤机工作时的基本降尘要求。

2.3 工作面支架内和运输转载点使用联动喷雾

在工作面支架中每隔10架安装联动喷雾进行降尘，支架喷雾供水主管路安装电磁阀，当转载机和刮板输送机工作或停止时设备开停传感器发出控制信号传输至多功能控制驱动器，通过驱动器控制电磁阀的开闭，实现喷雾联动。转载点联动喷雾同理。

2.4 回风流中设置捕尘网

在工作面回风巷中共安装两道全断面捕尘网，捕尘网主体采用20目304L不锈钢纱网制作，第一道固定在超前支护外20m，第二道固定在超前支护外35m，捕尘网为可移动式，随工作面推采移动。捕尘网由采煤工区专人负责定时冲刷，确保降尘效果和风流畅通。

3 GCG1000型在线式粉尘浓度传感器监测数据

21615工作面的主要粉尘测量方式是GCG1000型在线式粉尘浓度传感器进行在线监测，辅助测量方式为粉尘采样器测量。测量地点为工作面回风侧端头外10m和捕尘网外。测量顺序为采煤机开机、采煤机喷雾开启、支架喷雾开启、转载点喷雾开启、捕尘网外，各测点每天分别进行2次测量，测量时间为2014年2月17日至2014年3月11日。测量结果取24天测量结果平均值见下表1。

4 结论

4.1 通过计算可知，应用了各种防尘技术后，21615工作面有效降尘率为93.5%，达到较高的降尘效果。

4.2 捕尘网外最终粉尘质量浓度仍然较高，需要进一步加强尘源控制和降尘效果。如何减少喷雾水珠的表面张力，来提高降尘效率，将是未来综合防尘的研究方向之一。

4.3 在测量过程中，GCG1000型在线式粉尘浓度传感器在高浓度粉尘环境中容易受到干扰，需要经常清理进风口和光源，否则测量误差较大。

参考文献：

[1]山东丰源远航煤业有限公司北徐楼煤矿21615工作面作业规程[S].

[2]王兆喜.矿粉尘在线监测及智能喷雾降尘技术[J].煤矿安全，2008(07).

[3]赵栋.矿井综合防尘措施[J].矿业安全与环保，2003(z1).

[4]俞辉.综采工作面粉尘运移规律的研究[J].中国煤炭，2008(09).

endprint

摘要：讨论了北徐楼煤矿21615薄煤层综采工作面在各生产环节中产生的矿井粉尘的来源和分布情况，采取的综合防尘灭尘办法，对采取防尘办法前后的粉尘质量浓度情况进行了测量比较。

关键词：煤矿 综采工作面 粉尘监测 粉尘治理

随着地方煤炭资源整合和矿井机械化水平的提高，综采工作面的粉尘浓度也明显提高，影响井下安全生产、加快设备磨损、危及煤矿工人的身体健康。山东丰源远航煤业股份有限公司北徐楼煤矿结合矿井生产现状，在矿井薄煤层综采工作面21615面应用了多种综合防尘技术，安装了GCG1000型在线式粉尘浓度传感器，充分利用了矿井现有防尘设施，使工作面降尘效率达到90%以上。

1 21615综采工作面粉尘的成因及分布

21615工作面为16煤工作面，工作面走向长度均约594m，倾斜长度均约156m；采用单一煤层走向长壁后退式采煤方法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。工艺顺序为割煤—移架—移刮板输送机，风量为435 m3/min。

根据实际测量结果显示，在矿井中，连续产尘强度最大的作业场所主要是综采工作面21615面。进行综采时，各道工序都会产生不同程度的煤尘和岩尘，尤其是采煤机，在工作过程中（割煤、装载、移架、运输）都会产生大量的粉尘。其中，最主要的尘源是采煤机割煤。

1.1 采煤机作业粉尘成因及分布

采煤机在工作的过程中，由于滚筒对煤体进行切割，以及螺旋叶片对煤体进行破碎，在这一过程中会产生大量的煤尘。通常情况下，煤尘的来源主要包括：①进行截割煤时，将截齿刀尖前的煤压实成压固核，当压固核接触应力达到极限时就会破碎，进而产生煤尘。②煤体被采落后，由于后面截齿切割厚度的减少，进而导致产尘量的增加。③煤被割下，以及被滚筒抛出后，在弹性恢复的过程中，会被分离成小煤块，并伴有大量的煤尘产生。④经过长时间的工作，截齿磨钝后，各刃面形成弧面，通过与煤进行碾压和摩擦，进而产生煤尘。⑤煤体在截齿的冲击下，进行二次破碎，同时生成煤尘。

在工作时，由于采煤机的本体或滚筒都是移动的，进而在一定程度上决定了工作面煤尘浓度分布的不均匀性，随采煤机的位置变化，导致工作面任一位置的煤尘浓度在时间和空间上将会不断变化。

根据实测数据显示，煤机顺风进行切割时，煤尘浓度沿着顺风方向，从前滚筒急剧增高；反之，煤尘浓度沿顺风方向不断减小，煤尘浓度在离开滚筒两个支架的位置后达到最低值；之后，沿着顺风方向煤尘浓度逐渐增加。通过上述分析可知，不论通过何种方式切割煤体，煤尘浓度最低位置出现在后滚筒的四周，与前滚筒位置煤尘浓度相比，其值约为50%-60%，其原因是采煤机喷雾降尘作用所致。

1.2 移架粉尘成因及分布

液压支架支护作业时产生的粉尘也是工作面尘源之一。由移架所产生的呼吸性粉尘占采煤机司机位置的31%。移架产尘量的大小受多种因素影响，但最主要的直接顶板条件。

移架产尘量的多少与顶板强度成反比、与工作面所在区段的上覆顶板岩层厚度成正比。在移架的过程中，每一操作步骤所产生的粉尘量都不相同，在破碎顶板和，实测粉尘为45～214mg/m3，而在稳定顶板条件下仅为24～49mg/m3。通过数据对比，对具有不稳定的或破碎顶板的工作面，采取有效的降尘措施更为重要。

1.3 工作面通风对粉尘分布的影响

当工作面运输系统采用逆向风流，即工作面煤流方向与工作面风流方向相反，工作面的进风流有扬尘作用，产尘较多；反之顺煤流通风则产尘较少。同时，工作面进风扬尘程度还与风速有关，风速大，扬尘多，反之则少。

21615工作面在设计之初就考虑到了通风降尘的作用，采用顺煤流通风。经过通风系统调整，风速严格控制在1.8m/s。通风降尘效果已经无潜力可挖。

综上所述，造成21615综采工作面大量产尘的主要原因是：采煤机割煤、工作面移架及工作面的通风状况。

2 21615综采工作面采用的综合防尘措施

针对21615综采工作面粉尘形成的原因，矿井设计并实施以下综合防尘措施。

2.1 煤层注水

采用浅孔动压注水每个工作面必须安设不得少于2台ZAF－16型快速注水器，且每班安设2名专兼职注水工，进行煤层注水作业。工作面必须安设专用的Φ19×10高压胶管作为煤层注水主管路（兼防尘管路），分水管规格为Φ10×5高压胶管，其额定耐压强度均不小于35MPa。配备专用的煤层注水泵，保证煤层注水水压在8～10MPa。工作面采用短臂注水，注水孔深度为1.2m，眼距2.2m。ZAF－16型快速注水器与分水管相连接，注水器插进注水孔后，先关闭卸载阀，然后缓慢开启截止阀，注水2min左右，待注水钻孔附近煤壁、顶板出现渗水后，先关闭截止阀，然后缓慢打开卸载阀，卸载后，取出ZAF－16型快速注水器。

2.2 采煤机使用内、外喷雾

MG210/485-PWD双滚筒采煤机喷雾系统采用内、外喷雾相结合的措施，内喷雾水雾粒径在200um以下，水雾的扩散角小，喷嘴距尘源距离为0.5m，喷嘴距截齿100-150mm。外喷雾采用GCMJPW-1风水喷雾，水由安装在截割部的固定箱上的风水喷雾器喷出，形成水雾覆盖尘源，从而使粉尘湿润沉降。采用风水喷雾的原因是，喷出的水雾粒径小，粒径的运动速度高，水雾的覆盖面积大，水雾密度大，可以提高粉尘湿润的效果。安装风水喷雾器有效射程为2-3m，满足采煤机工作时的基本降尘要求。

2.3 工作面支架内和运输转载点使用联动喷雾

在工作面支架中每隔10架安装联动喷雾进行降尘，支架喷雾供水主管路安装电磁阀，当转载机和刮板输送机工作或停止时设备开停传感器发出控制信号传输至多功能控制驱动器，通过驱动器控制电磁阀的开闭，实现喷雾联动。转载点联动喷雾同理。

2.4 回风流中设置捕尘网

在工作面回风巷中共安装两道全断面捕尘网，捕尘网主体采用20目304L不锈钢纱网制作，第一道固定在超前支护外20m，第二道固定在超前支护外35m，捕尘网为可移动式，随工作面推采移动。捕尘网由采煤工区专人负责定时冲刷，确保降尘效果和风流畅通。

3 GCG1000型在线式粉尘浓度传感器监测数据

21615工作面的主要粉尘测量方式是GCG1000型在线式粉尘浓度传感器进行在线监测，辅助测量方式为粉尘采样器测量。测量地点为工作面回风侧端头外10m和捕尘网外。测量顺序为采煤机开机、采煤机喷雾开启、支架喷雾开启、转载点喷雾开启、捕尘网外，各测点每天分别进行2次测量，测量时间为2014年2月17日至2014年3月11日。测量结果取24天测量结果平均值见下表1。

4 结论

4.1 通过计算可知，应用了各种防尘技术后，21615工作面有效降尘率为93.5%，达到较高的降尘效果。

4.2 捕尘网外最终粉尘质量浓度仍然较高，需要进一步加强尘源控制和降尘效果。如何减少喷雾水珠的表面张力，来提高降尘效率，将是未来综合防尘的研究方向之一。

4.3 在测量过程中，GCG1000型在线式粉尘浓度传感器在高浓度粉尘环境中容易受到干扰，需要经常清理进风口和光源，否则测量误差较大。

参考文献：

[1]山东丰源远航煤业有限公司北徐楼煤矿21615工作面作业规程[S].

[2]王兆喜.矿粉尘在线监测及智能喷雾降尘技术[J].煤矿安全，2008(07).

[3]赵栋.矿井综合防尘措施[J].矿业安全与环保，2003(z1).

[4]俞辉.综采工作面粉尘运移规律的研究[J].中国煤炭，2008(09).

endprint

摘要：讨论了北徐楼煤矿21615薄煤层综采工作面在各生产环节中产生的矿井粉尘的来源和分布情况，采取的综合防尘灭尘办法，对采取防尘办法前后的粉尘质量浓度情况进行了测量比较。

关键词：煤矿 综采工作面 粉尘监测 粉尘治理

随着地方煤炭资源整合和矿井机械化水平的提高，综采工作面的粉尘浓度也明显提高，影响井下安全生产、加快设备磨损、危及煤矿工人的身体健康。山东丰源远航煤业股份有限公司北徐楼煤矿结合矿井生产现状，在矿井薄煤层综采工作面21615面应用了多种综合防尘技术，安装了GCG1000型在线式粉尘浓度传感器，充分利用了矿井现有防尘设施，使工作面降尘效率达到90%以上。

1 21615综采工作面粉尘的成因及分布

21615工作面为16煤工作面，工作面走向长度均约594m，倾斜长度均约156m；采用单一煤层走向长壁后退式采煤方法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。工艺顺序为割煤—移架—移刮板输送机，风量为435 m3/min。

根据实际测量结果显示，在矿井中，连续产尘强度最大的作业场所主要是综采工作面21615面。进行综采时，各道工序都会产生不同程度的煤尘和岩尘，尤其是采煤机，在工作过程中（割煤、装载、移架、运输）都会产生大量的粉尘。其中，最主要的尘源是采煤机割煤。

1.1 采煤机作业粉尘成因及分布

采煤机在工作的过程中，由于滚筒对煤体进行切割，以及螺旋叶片对煤体进行破碎，在这一过程中会产生大量的煤尘。通常情况下，煤尘的来源主要包括：①进行截割煤时，将截齿刀尖前的煤压实成压固核，当压固核接触应力达到极限时就会破碎，进而产生煤尘。②煤体被采落后，由于后面截齿切割厚度的减少，进而导致产尘量的增加。③煤被割下，以及被滚筒抛出后，在弹性恢复的过程中，会被分离成小煤块，并伴有大量的煤尘产生。④经过长时间的工作，截齿磨钝后，各刃面形成弧面，通过与煤进行碾压和摩擦，进而产生煤尘。⑤煤体在截齿的冲击下，进行二次破碎，同时生成煤尘。

在工作时，由于采煤机的本体或滚筒都是移动的，进而在一定程度上决定了工作面煤尘浓度分布的不均匀性，随采煤机的位置变化，导致工作面任一位置的煤尘浓度在时间和空间上将会不断变化。

根据实测数据显示，煤机顺风进行切割时，煤尘浓度沿着顺风方向，从前滚筒急剧增高；反之，煤尘浓度沿顺风方向不断减小，煤尘浓度在离开滚筒两个支架的位置后达到最低值；之后，沿着顺风方向煤尘浓度逐渐增加。通过上述分析可知，不论通过何种方式切割煤体，煤尘浓度最低位置出现在后滚筒的四周，与前滚筒位置煤尘浓度相比，其值约为50%-60%，其原因是采煤机喷雾降尘作用所致。

1.2 移架粉尘成因及分布

液压支架支护作业时产生的粉尘也是工作面尘源之一。由移架所产生的呼吸性粉尘占采煤机司机位置的31%。移架产尘量的大小受多种因素影响，但最主要的直接顶板条件。

移架产尘量的多少与顶板强度成反比、与工作面所在区段的上覆顶板岩层厚度成正比。在移架的过程中，每一操作步骤所产生的粉尘量都不相同，在破碎顶板和，实测粉尘为45～214mg/m3，而在稳定顶板条件下仅为24～49mg/m3。通过数据对比，对具有不稳定的或破碎顶板的工作面，采取有效的降尘措施更为重要。

1.3 工作面通风对粉尘分布的影响

当工作面运输系统采用逆向风流，即工作面煤流方向与工作面风流方向相反，工作面的进风流有扬尘作用，产尘较多；反之顺煤流通风则产尘较少。同时，工作面进风扬尘程度还与风速有关，风速大，扬尘多，反之则少。

21615工作面在设计之初就考虑到了通风降尘的作用，采用顺煤流通风。经过通风系统调整，风速严格控制在1.8m/s。通风降尘效果已经无潜力可挖。

综上所述，造成21615综采工作面大量产尘的主要原因是：采煤机割煤、工作面移架及工作面的通风状况。

2 21615综采工作面采用的综合防尘措施

针对21615综采工作面粉尘形成的原因，矿井设计并实施以下综合防尘措施。

2.1 煤层注水

采用浅孔动压注水每个工作面必须安设不得少于2台ZAF－16型快速注水器，且每班安设2名专兼职注水工，进行煤层注水作业。工作面必须安设专用的Φ19×10高压胶管作为煤层注水主管路（兼防尘管路），分水管规格为Φ10×5高压胶管，其额定耐压强度均不小于35MPa。配备专用的煤层注水泵，保证煤层注水水压在8～10MPa。工作面采用短臂注水，注水孔深度为1.2m，眼距2.2m。ZAF－16型快速注水器与分水管相连接，注水器插进注水孔后，先关闭卸载阀，然后缓慢开启截止阀，注水2min左右，待注水钻孔附近煤壁、顶板出现渗水后，先关闭截止阀，然后缓慢打开卸载阀，卸载后，取出ZAF－16型快速注水器。

2.2 采煤机使用内、外喷雾

MG210/485-PWD双滚筒采煤机喷雾系统采用内、外喷雾相结合的措施，内喷雾水雾粒径在200um以下，水雾的扩散角小，喷嘴距尘源距离为0.5m，喷嘴距截齿100-150mm。外喷雾采用GCMJPW-1风水喷雾，水由安装在截割部的固定箱上的风水喷雾器喷出，形成水雾覆盖尘源，从而使粉尘湿润沉降。采用风水喷雾的原因是，喷出的水雾粒径小，粒径的运动速度高，水雾的覆盖面积大，水雾密度大，可以提高粉尘湿润的效果。安装风水喷雾器有效射程为2-3m，满足采煤机工作时的基本降尘要求。

2.3 工作面支架内和运输转载点使用联动喷雾

在工作面支架中每隔10架安装联动喷雾进行降尘，支架喷雾供水主管路安装电磁阀，当转载机和刮板输送机工作或停止时设备开停传感器发出控制信号传输至多功能控制驱动器，通过驱动器控制电磁阀的开闭，实现喷雾联动。转载点联动喷雾同理。

2.4 回风流中设置捕尘网

在工作面回风巷中共安装两道全断面捕尘网，捕尘网主体采用20目304L不锈钢纱网制作，第一道固定在超前支护外20m，第二道固定在超前支护外35m，捕尘网为可移动式，随工作面推采移动。捕尘网由采煤工区专人负责定时冲刷，确保降尘效果和风流畅通。

3 GCG1000型在线式粉尘浓度传感器监测数据

21615工作面的主要粉尘测量方式是GCG1000型在线式粉尘浓度传感器进行在线监测，辅助测量方式为粉尘采样器测量。测量地点为工作面回风侧端头外10m和捕尘网外。测量顺序为采煤机开机、采煤机喷雾开启、支架喷雾开启、转载点喷雾开启、捕尘网外，各测点每天分别进行2次测量，测量时间为2014年2月17日至2014年3月11日。测量结果取24天测量结果平均值见下表1。

4 结论

4.1 通过计算可知，应用了各种防尘技术后，21615工作面有效降尘率为93.5%，达到较高的降尘效果。

4.2 捕尘网外最终粉尘质量浓度仍然较高，需要进一步加强尘源控制和降尘效果。如何减少喷雾水珠的表面张力，来提高降尘效率，将是未来综合防尘的研究方向之一。

4.3 在测量过程中，GCG1000型在线式粉尘浓度传感器在高浓度粉尘环境中容易受到干扰，需要经常清理进风口和光源，否则测量误差较大。

参考文献：

[1]山东丰源远航煤业有限公司北徐楼煤矿21615工作面作业规程[S].

[2]王兆喜.矿粉尘在线监测及智能喷雾降尘技术[J].煤矿安全，2008(07).

[3]赵栋.矿井综合防尘措施[J].矿业安全与环保，2003(z1).

[4]俞辉.综采工作面粉尘运移规律的研究[J].中国煤炭，2008(09).

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