综采放顶煤工作面粉尘防治技术探讨

张永禄

（山西煤炭运销集团晋中有限公司，山西 晋中 030600）

矿井粉尘是影响煤矿井下安全开采的重要因素之一，矿井粉尘能够导致很多危害，比如尘肺病和井下煤尘爆炸等[2]，除了这些危害以外，矿井粉尘还能够加速井下的机械损坏，降低井下精密仪器的使用寿命，严重影响工作环境，从而增加意外事故等各种危害[3]。本文就放顶煤综采工作面的粉尘防治措施和方法进行初步探讨。

1 放顶煤工作面

1.1 综采放顶煤技术

综采放顶煤采煤技术是我国近年来采用的新型采煤技术方法之一，这种采煤方法主要是针对于厚煤层的开采，放顶煤开采方法优点很多，如劳动强度低、工作效率高等，得到了广泛的应用。但是随着这种放顶煤开采方法的推广应用产生了诸多的问题，如工作面的粉尘问题，工作面开采强度高，产尘率高，导致井下矿尘浓度比较高。采用放顶煤采煤方法的综采工作面在移动液压支架是产生的粉尘属于移动性粉尘，在工作面进行通风时，风流基本上难以得到控制，这就会导致矿尘扬起。经过多年的实践应用，解决方案有二：一是移动液压支架和放煤工序时采用自动喷雾装置喷雾降尘，二是采用其它的防尘措施减少和降低粉尘的产生。

1.2 矿尘的来源及影响因素

采用放顶煤采煤方法的综采工作面的粉尘来源主要是来自井下采煤机工作是产生的粉尘、工作面进风流带来的粉尘、移动支架时产生的粉尘、运煤时产生的粉尘等等，这其中采煤机工作时产生的粉尘量最多，移动支架产生的粉尘量没有采煤机工作时产生的粉尘多，移动支架产生的粉尘大约是采煤机工作时产生的粉尘量的35%。

采煤机在工作时产生的粉尘量多有很多种原因，如煤体的性质以及采煤机内部的喷雾装置，采煤机的工作情况等等。移动支架是产生粉尘的原因也有很多，如煤体的性质以及煤层的厚度等，煤体本身的松软性与移动支架时产生的粉尘量呈反比例的一个关系。

2 粉尘的防治

2.1 移动液压支架和放煤时的喷雾降尘

移动液压支架和放煤是采用放顶煤工艺的综采工作面产生粉尘的两个最为主要的来源，放煤时产生的粉尘量非常多产尘速度快，移动液压支架时的产尘来源主要是支架后面的刮板运输机的运行造成的，但是在支架后方受到四连杆以及高压软管等支架的部位的阻挡可能会造成支架的后方风速相对比较低，而且运输机刮板处有一个比较宽敞的相连通空间，如果这个位置的粉尘没有得到有效的沉降，那么可能会由于风流而产生粉尘的扩散问题。移动液压支架产生的粉尘时间相对比较短，其粉尘主要产生在液压支架之间以及支架的前半部位，但是位于工作面的风流所在部位，因此粉尘扩散比较快。

针对移动液压支架和放煤时的情况，采取安装自动喷雾装置，使移动液压支架和喷雾降尘同时进行，进行移动液压支架和放煤喷雾降尘的一体化，如果液压支架停止工作，自动喷雾装置也会自动停止。为了保证移架时的喷雾装置和其邻近的支架喷雾装置能够同时喷雾降尘，在喷雾系统中安装一个五通阀，针对邻近的支架产生的扩散粉尘进行二次降尘处理，从而提高喷雾降尘最佳效果。另外采用经过磁化的喷嘴装置，能够改变水雾本身的性质，使水雾加强磁化，从而有利于水雾的吸尘，大大增强了降尘和除尘的效率。

2.2 破碎机与转载点处的防尘

目前对破碎机和转载点的除尘以及降尘方式，主要是对产尘来源进行封闭和压气喷雾，所采用的主要方式是利用水压为3 MPa的喷雾，其中空气的压力为0.6 MPa，水的流量为8.5 L/min。破碎机利用这种降尘方式进行降尘时，其降尘率能够达到88%，降尘效果非常好。采用电磁阀实施自动降尘是转载点处的主要降尘措施，使用MPA型号的喷嘴，其采用的水压也为3 MPa，其中每个转载点处均设置三个喷嘴。采用这种方法的降尘率也达到了80%，降尘效果也非常好。

2.3 注水防尘

采用一定水压的水注入到钻孔中，从而把水注入到没有进行开采的煤层中，以达到润湿煤体的作用，从而提高煤体的含水量，以此降低煤层开采时产生的粉尘量，是放顶煤工综采作面粉尘防治的主要措施，能够有效的降低粉尘的含量。在煤层中注水时，注水参数至关重要，其能够影响注水降尘的最佳效果，钻孔的长度和直径、孔之间的间距以及钻孔封孔的方式和注水的多少等注水参数都对注水效果有影响。注水过程要考虑采煤工作面的应力变化过程，这样才能明确注水的区域以及应力的承载。采煤面应力变化曲线见图1。

图1 采煤工作面应力变化曲线

图2 工作面推进情况分析

根据工作面的应力变化曲线图可以较好的分析煤层注水的最佳区域，能够有效的提高注水降尘的效果。根据煤层应力应变曲线我们能够更好的分析工作面的推进情况。工作面的推进情况见图2。根据图1和图2的分析结果我们能够更好的分析煤层注水的区域以及位置，从而能够取得最佳的防尘效果。煤层注水的方式和位置分析见图3。

图3 煤层注水钻孔布置方式及位置

采用图3所示的煤层注水钻孔布置方式经现场的实验验证表征，防尘效果很好，能够保证降尘率达到60%，降尘效果非常好。这样可以说明采用放顶煤工艺的综采工作面能够使用这类方法进行防尘，对现场施工有一定的理论指导作用。

3 结语

1）根据上述所分析的结果表明，矿井粉尘的来源主要是来自井下采煤机工作时产生的粉尘、工作面进风流带来的粉尘、移动支架时产生的粉尘、运煤时产生的粉尘等。

2）采用上述三种粉尘防治技术，能够有效的保证工作面的环境，降低采煤时产生的粉尘量，特别是进行煤层注水防尘，其效果对于整个采煤工作面都很有益处，降尘率很高。

〔1〕李慧杰.综采放顶煤工作面防尘技术探讨[J].山东工业技术，2013（7）：58-60.

〔2〕朱延霞.综采放顶煤防尘技术研究[J].科技创业家，2012（15）：97.

〔3〕甘永林.简析综采放顶煤工作面防尘技术的应用[J].科技信息，2009（23）：1135.

〔4〕侯永平.综采放顶煤工作面防尘技术在煤矿中的应用及其发展方向[J].煤，2008（1）：66-68.

〔5〕刘 斌.综采放顶煤工作面防尘现状及其发展[J].水力采煤与管道运输，2006（3）：5-6+8+61.

〔6〕黄声树.放顶煤综采面粉尘防治技术探讨[J].工业安全与防尘，1994（3）：13-17.