综采工作面防尘技术的研究与应用

郝瑞娟 韩 帅 王 铭

(山东科技大学矿业与安全工程学院)

综采工作面防尘技术的研究与应用

郝瑞娟 韩 帅 王 铭

(山东科技大学矿业与安全工程学院)

矿井粉尘一直是危害职工健康的首要因素，也是阻碍矿井安全生产的重要因素。随着煤矿对安全的重视程度越来越高，对职业卫生和劳动保护工作的不断加强，煤矿防尘技术就成为了关键，并受到越来越多的关注。通过对综采工作面防尘相关技术和装置的研究，以通风除尘、湿式除尘等理论为基础，采取不同的防尘技术并在翟镇煤矿综采工作面进行试验，结果表明，能够有效降低粉尘浓度，减轻煤尘危害，同时也为煤矿安全生产提供保障。

综采工作面 防尘技术 降尘率

煤矿生产过程中产生粉尘不可避免，尤其是在综采工作面，机械化操作往往产生大量的高浓度粉尘并堆积。过多的粉尘对煤矿的安全生产及人员的身体健康造成了很大威胁。一方面，职工长期作业于粉尘环境中，易引发职业病(呼吸道炎症甚至是肺病)[1-2]；另一方面，大量煤尘积聚很容易导致爆炸，在一定程度上会给企业和国家造成巨大经济损失[3]。经实践证明，做好粉尘防治工作，必须预防与综合治理相结合。通过详细研究综合防尘技术，并在翟镇煤矿11103综采工作面进行现场试验，取得了显著效果。

1 综采工作面产尘来源

产尘是煤炭破碎过程中的固有特性，伴随着采掘的整个过程[4]。由现场实践总结，粉尘的产生主要存在于以下工作环节：

(1)在切割煤层环节中，采煤机工作时，不可避免地破坏岩层导致截断面处破碎的上部煤(岩)急速下落，在各处产生大量碎煤及浓度不同的粉尘，并从底板向四周快速扩散于空气中，此外，在滚筒强力切割时会带动部分粉尘暂附于滚筒之上随之移动。

(2)在机组与溜子之间，受通风状况等影响，粉尘借风流上行，易扩散于通道中并向外流动，影响四周。

(3)采煤机及运输机的转载运输流程中，受相互间机械摩擦影响，易产生煤尘。

(4)采煤支架用于各处煤层支护，随采煤点移动经常移架、降架，移降过程中会带动大量粉尘。

2 综采工作面防尘技术及装置

(1)采煤机水电联动装置。在采煤机安设喷雾装置后，如不能有效控制系统的喷洒状态，有无水时采煤机一样正常工作，将不能起到很好的降尘效果。为此，采用水电联动闭锁装置，喷雾系统与采煤机运转闭合相连，若水路出现故障，则直接影响采煤机正常工作，由此必须检查维修。这样可最大效率地应用喷雾防尘装置。

(2)采煤机内外喷雾装置。采煤机的切割运转是产生煤尘的重要原因，为抓源头、控扩散，在采煤机上安置内外喷雾装置，从煤尘产生之初开始降尘、灭尘、控蔓延。喷雾装置的安设要特别考虑其各项条件，如水压，喷嘴的数量、形状、安置方向，水质等，只有配置合理，才能发挥最大效能，达到最佳效果。

(3)光电喷雾装置。对于电磁阀的开关，借助光束传感器来控制，用感应功能替代人工开启，实现开关架间喷雾的自动感应化，具有响应快、性能可靠等特点。此项对架间喷雾装置的优化改进技术，节省了人力、物力，提高了效率。

(4)新式移架、降架喷雾装置。工作原理：降下立柱产生的压强迫使A腔打开，液体受到压力经双向锁流入液口，从而带动阀芯打开，液体自然流到阀组，当A腔打开时，因为一根φ10 mm的胶管接入了双向锁4，而液口3连接架间喷雾，所以B腔也随之打开，两者构成了回路，使得降柱的同时防尘管路能够自动打开。把一个单向交替阀加在本架的回液管路上，并使一个腔闭住，从而避免了本架受外部回液的影响。为防止降架时操作受到影响，把一个可量度打开其1/5的球阀安装在立柱上腔与双向锁之间，双向锁受液体影响，以刚好被打开为适宜。见图1。

图1 新式移架、降架喷雾装置示意

(5)转载点自动喷雾装置。采煤工作面的各个转载点处易引起煤尘飞扬扩散，因此喷雾装置的安装十分必要，同时，可灵活应用电磁阀，把开关接入转载机，喷雾装置开停与转载机电机相连，并受其控制影响，从而方便操作。

(6)红外线喷雾网式扑尘器。为控制粉尘的扩散，在巷道截断面处设一喷雾网式扑尘器，为避免影响行人通过，安装红外线探头控制开关。用双层纱网覆盖巷道断面，并安设一道净化水幕，距离其后方0.3 m处，水幕受红外线感应开启，喷洒到纱网上形成一层水幕帘，阻截煤尘，达到降尘目的。见图2。

图2 红外线喷雾网式扑尘器示意

(7)旋转式喷雾技术。主要是以水压为动力带动喷雾旋转，从而增加水雾与巷道空气中粉尘的接触度，并且增加了水的雾化效果，达到多层面净化的目的。

(8)个体防护装备。随着科技的发展和安全防护意识的增强，个体防护用具取得很大的改进。最初的防尘效果不佳的面纱口罩逐渐被新式的化纤滤料自吸式防尘口罩、过滤式送风防尘口罩所替代，并随之配以氧吧、呼吸机等多种安全清洁的防护用品，为员工的健康提供更有效的保障[5-6]。

(9)煤层注水技术。煤层注水也是降尘、防尘不可缺少的常用措施，通过预先在煤层内注水，湿润煤层，渗透其内，填补煤层孔隙，从而增加尘粒之间的黏着力，挖掘开采时减少雾尘的产生及飞扬。煤层注水技术需要考虑煤层实际情况，合理考量各项参数，选取合适的工艺设备。

3 矿井综合防尘技术的应用

选取翟镇煤矿11103综采工作面为试验对象，检验防尘技术的应用效果。在11103综采工作面回风出口外10 m处安设采煤机内外喷雾装置、采煤机水电联动喷雾装置、光电喷雾装置、移降架喷雾装置、大口径煤层注水装置、转载点自动喷雾装置、红外线喷雾网式扑尘器和旋转式喷雾装置。

为更好地对比降尘效果，结合防尘装置在现场的使用，以及应用防尘水、添加防尘剂的降尘情况，分别测定3种状态下的粉尘情况：

(1)原始状态下，不借助喷雾装置。

(2)开启各类喷雾防尘装置，并使用普通防尘水。

(3)添加浓度状态分别为0.3‰、1‰、1.3‰的降尘添加剂后，正常使用煤机喷雾综合防尘装置。

表1 采煤工作面粉尘浓度对比分析

由表1可知，使用防尘装置和普通防尘水的状态较未使用综合防尘技术状态，全尘浓度与呼尘浓度分别降低了77.01%，87.13%。添加不同浓度防尘剂后，其降尘效果与普通防尘水降尘效果相比，添加0.33‰浓度的降尘剂于防尘水中，全尘浓度降低了72.1%，呼尘浓度降低了69.2%；添加1.09‰浓度的降尘剂于防尘水中，全尘浓度降低了76.5%，呼尘浓度降低了72.1%；添加1.33‰浓度的降尘剂于防尘水中，全尘浓度降低了73.7%，呼尘浓度降低了74.5%。3种浓度下与未使用综合防尘技术情况下的全尘浓度与呼尘浓度相比，分别降低了93.6%、96%，94.6%、96.4%，94%、96.7%。

由此可见，采煤工作面应用综合防尘技术取得了显著的成效，同时，降尘剂的使用也大大提高了降尘效果，使得降尘率由原来的77.01%提高到93.6%以上。现场测定数据表明，工作面降尘的幅度与降尘剂的使用浓度不呈正相关关系，而是呈现一定的曲线关系。现场实践表明，矿井综采工作面防尘技术应用降尘剂的浓度控制在1‰左右为最佳。

4 结 论

基于现行的综采工作面防尘技术，采用水电联动闭锁装置、光束传感器、红外线喷雾、新式移降架喷雾装置等先进设备，并结合降尘剂的使用，取得了良好的应用效果，降尘率大幅提高，为井下人员提供了良好的作业环境，为抑尘、防尘、减少粉尘危害提供了可靠保障。

[1] 马振雨.矿井粉尘危害及其治理初探[J].科技促进发展:应用版,2012(2):1-2.

[2] 任万友.关于煤矿综采中粉尘治理措施的研究[J].科技与企业,2013(21):127-128.

[3] 王政宏.综掘工作面粉尘治理技术发展现状及趋势[J].煤矿机械,2012(6):25-26.

[4] 李 绚.综掘工作面粉尘综合防治技术[J].科技创新与应用,2013(36):91-92.

[5] 支学艺,何锦龙,张红婴.矿井通风与防尘[M].北京:化学工业出版社,2009.

[6] 陈 军.煤矿采掘工作面粉尘防治技术及其发展趋势[J].内蒙古煤炭经济学报,2013(10):33-34.

2014-11-06)

郝瑞娟(1988—)，女，硕士研究生，266590 山东省青岛经济技术开发区前湾港路579号。