综合防尘技术

综合防尘技术（共9篇）

综合防尘技术 篇1

维持矿井掘进工作面和巷道中风量, 并使风流按指定路线流动, 即掘进通风。在掘进机掘进工作面, 始终为边通风、边作业, 如果为掘锚交替作业, 掘进时产生的有害成分相对较多, 需风量较大, 而在锚杆作业时需风量较小。按照节能和科学管理的要求, 须按不同工作面的不同特点和对通风的具体要求合理选择通风方式、选择风机和调节工况。

1 利用矿井风压通风

1.1 长壁工作面双巷同步掘进通风

长壁工作面进、回风巷道一般比较长, 国内最长的已经超过6 000 m。对于长度大的工作面进、回风巷道, 在掘进中如果全长采用局部通风机通风, 则通风长度大、需要风筒长、通风阻力大、能耗大、效果差。

对于双巷布置的巷道, 在采用双巷同步掘进时, 应把两条巷道分别与采 (盘) 区主要进风和回风巷道相连, 并用联络巷将进、回风巷道贯通形成由进风巷———联络巷斗回风巷组成的矿井风压通风风路, 实现利用矿井风压通风。

局部通风机通风距离由用于通风的联络巷的间距决定。为便利用矿井风压通风的通风距离随掘进工作面推进而延伸及防止风流短路, 须随新的通风联络巷掘通, 及时转移局部通风机, 并在旧联络巷中设置临时密闭。

1.2 使用连续采煤机多巷掘进通风

连续采煤机掘进通常为3~5条平行巷道同步掘进, 为便于施工和通风, 其间每隔一定距离用联络巷连通, 根据通风需要这些巷道被分为两组, 一为进风巷, 一为回风巷, 在进、回风巷之间的联络巷中设置密闭或风帘等设施用于控制风流, 形成由进风巷———最靠近工作面的联络巷———回风巷组成的矿井风压通风风路。

就进、回风巷道的分组和风流方式来说, 通风系统分为单风流和双风流两种。如果新鲜风流从一侧相邻的巷道流入, 污风由另一侧相邻的巷道排出, 即单风流通风;如果新鲜风流从中间相邻的巷道流入, 污风由两侧巷道排出, 即双风流通风。

为不影响正常生产, 风障通常设在巷道一侧, 将断面分为宽、窄两部分, 窄部 (一般宽0.6m) 仅用于通风, 宽部用于进出设备和人员兼通风。若新鲜风流从宽部进入、窄部排出, 为抽出式通风;若新鲜风流由窄部进入、宽部排出, 为吹入式通风。

风障是一道临时隔离墙。为防止漏风, 风障应牢固地挂在顶底板间, 并在顶底板处不留间隙。为有效清除工作面有害气体, 风障应随工作面推进向前延伸, 并应始终保持其前端距工作面距离不超过3m。

还有一种可伸缩的滑动风障, 可随采煤机前进能方便及时地延伸。

当采用风障通风不能满足工作面通风要求时, 可增设局部通风机通风。局部通风机通风主要有以下几种方式。

第一, 抽出式通风。可以消除流经连续采煤机司机处的污浊气流, 煤尘从工作区抽走。但工作面壁角处易积聚瓦斯, 如果风筒滞后4.5~6m, 则整个工作面可能会发生瓦斯积聚, 而且连续采煤机司机位于工作面和风筒端头之间, 仍处于污浊风流中。

第二, 机装稀释通风机与抽出式通风机相结合通风。这种通风方式是在采煤机上安装1台小型液压驱动的通风机, 动力由采煤机液压系统提供。其优点是能有效地在巷道边远壁角处形成风流, 有效排出工作面瓦斯。缺点是当抽风风筒入口滞后稀释通风机时会产生循环风, 因此应经常保持抽风风筒入口超前稀释通风机, 另外当抽出式通风机停转而采煤机继续工作时也会在稀释通风机周围产生循环风, 并有积聚瓦斯的可能。

第三, 机装集尘器与抽出式通风机相结合通风。在采煤机不同位置安装若干个水射流集尘器, 再用一个较大的通风机采用抽出式通风。这种通风方式能够很好地解决回风巷煤尘飞扬的问题。

2 采用局部通风机通风

在无机械通风的条件下, 独头巷道中的空气与外界空气 (新鲜空气) 的交流随巷道长度增加而逐渐减缓, 直至几乎完全停止。当独头巷道足够长时, 其中的空气条件主要由巷道条件决定, 即便在无作业的情况下也会出现瓦斯集聚, 导致进入的人窒息或中毒死亡, 以及在条件具备时发生瓦斯爆炸。因此, 对于报废的独头巷道, 必须进行密闭, 严禁人员进入。对于施工的独头巷道, 必须进行机械通风。机械通风是掘进通风的主要方式之一, 采用的通风机械为局部通风机。

掘进工作面采用局部通风机通风的通风系统由局部通风机、风筒和巷道组成。局部通风机的工作方式有压入式和抽出式两种。掘进工作面通风系统布置方式有压入式、抽出式和混合式。

3 综合防尘技术

在巷道掘进中, 不可避免要产生粉尘, 如果不采取有效的防尘措施, 将会引起严重的后果。尤其是在岩巷爆破施工时, 在钻眼、爆破、装岩、运输等过程中会产生大量含游离Si O2 (含量为30%~70%) 的粒径小于5μm的岩尘, 这些岩尘极易在空气中浮游而被人吸入体内导致矽肺病。

我国煤矿在掘进工作面综合防尘的经验主要包含以下几个方面。

第一, 湿式钻眼。严禁在没有防尘措施的情况下进行干法生产和干式凿岩。

第二, 喷雾洒水。爆破前后、截割过程、装转载过程等在工作面及相应作业点进行喷雾洒水。

第三, 加强通风。建立完善的掘进通风系统以保证在掘进工作面和巷道内形成可靠的主风流, 加强各作业点的局部通风工作以便迅速将作业产生的粉尘稀释并排入主风流中。

综合防尘技术 篇2

为了搞好矿井防尘管理工作，保证矿井安全生产和职工身体健康，特制定本综合防尘管理制度。

一、矿明确由安全副矿长负责矿井综合防尘工作，矿技术负责人对矿防尘工作负责技术管理，矿必须安排两名工作责任心强的同志负责全矿防尘工作、其编制归通风安全科。

二、矿必须在地面修建一个容量不小于200m3的防尘水池，并经常保持储备有足够的防尘水。

三、矿要健全防尘水管路系统，以满足现场生产及防尘洒水的需要，防尘管路必须敷设到所有采掘工作面和下煤（矸）眼。

四、井下所有的下煤（矸）眼必须安装有喷雾洒水装置，每个喷雾洒水装置必须雾化好，灵敏可靠、使用正常。

五、实行放炮作业的采掘面，必须实行湿式打眼，坚持使用水炮泥，掘进工作面20m范围内放炮前后必须坚持对巷道四周进行冲洗。

六、必须坚持定期清扫积尘，主要进回风巷至少每月清扫或冲洗一次；采区内巷道积尘冲洗周期由矿技术负责人决定、必须保证井下所有巷道内不得有煤（岩）尘堆积。

七、井下采掘工、转煤工、装车工、打眼工、放炮员、瓦斯员等必须坚持配戴防尘口罩。

八、矿井必须绘制防尘系统图，建立防尘设施台帐，做到记录准确、符合实际。

九、做到合理配风，以利防止粉尘的产生。井下各种巷道的风量和风速应符合《煤矿安全规程》的规定，不得随意减少巷道施工断面，各种材料按规定存放和堆码整齐，不得人为造成通风断面减少，如遇非人为因素造成巷道断面变小，必须尽快组织人员清透。

十、矿井必须按规定安装隔爆设施，隔爆设施的安装地点、数量、水量及安装质量符合规定，并建立隔爆设施台帐，做到记录准确、符合实际；防尘工必须经常检查水袋完好状况和水量情况，发现不合格必须立即进行整改。

十一、矿按《粉尘防治规范》的要求，配备一人专职负责测定工作。粉尘测点布置符合《矿井粉尘测定及评定办法》的规定。井下各测点的全尘、呼吸性粉尘、粉尘分散度、游离二氧化硅含量的测定次数必须符合《煤矿安全规程》的有关规定；粉尘测定结果必须每月报矿。

十二、测尘工必须做好测尘仪表的维修及校正工作，保证仪表能正常使用。矿井综合防尘负责人要经常检查情况，发现问题，必须批评指出，监督整改。

十三、综合防尘工作必须实行齐抓共管、矿井防尘设施的安装使用必须明确责任并建立严格的工作制度和考核办法、严格进行考核。

综合防尘技术 篇3

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).

试论煤矿综合防尘技术措施 篇4

1. 煤尘爆炸危害。

煤尘爆炸必须同时具备三个条件:煤尘本身具有爆炸性;浮游在空气中的煤尘达到一定的浓度 (最低浓度45g/m3) ;有引起爆炸的热源存在, 一般为610℃~1050℃。防止煤尘爆炸事故, 就是要在后两个条件上加以预防。煤尘爆炸将会产生后果: (1) 生成有害气体, 煤尘爆炸后产生2%~4%的CO, 其浓度高达8%, 这是煤尘爆炸事故造成矿工大量中毒伤亡的主要原因。 (2) 产生高温, 据测定, 煤尘爆炸火焰的温度达1600℃~1900℃。煤尘爆炸时释放出来的热量, 按理论计算在爆炸时产生的气体可达到2300℃~2500℃。 (3) 产生高压, 煤尘爆炸的理论压力为750KPa, 但在有大量沉积煤尘的巷道中, 爆炸压力将随着距爆炸源的距离的增加而跳跃式地增加。在煤尘爆炸过程中, 如遇到障碍物及巷道的拐弯或巷道的突变, 爆炸压力将大幅度增加。尤其是煤尘连续爆炸时, 第二次爆炸的理论压力为第一次爆炸压力的5~7倍。因此, 煤尘爆炸的破坏性比瓦斯爆炸更为严重。

2. 矿井粉尘对人体的危害。

在煤矿生产过程中, 会产生大量的粉尘粒子漂浮在生产环境的空气中, 这部分粉尘称为生产性粉尘, 也叫作全尘 (总粉尘) 。而全尘中将分为非呼吸性粉尘和呼吸性粉尘, 前者粉尘粒粒径一般较大的部分很少能够进入人体内;而粒径较小的粉尘, 能够比鼻腔等阻挡住, 然后很快排出体外。呼吸性粉尘另一个名字叫可吸入性粉尘, 又可以将粒径大小不同呼吸性粉尘分为胸部粉尘及呼吸性粉尘。这些粉粒进入人体后, 胸部粉尘因为粒径相对较大会被阻留在上呼吸道的支气管区以上的不同部位, 且这类大部分的粉尘还会受支气管绒毛的排外运动被排出体外。而呼吸性粉尘, 由于粒径较小可随呼吸作用肺部, 而少量进入肺泡的粉尘, 能引发尘肺病的致病作用。由于井下作业工人长期在较高的粉尘浓度环境下作业, 吸入呼吸性粉尘的量随接尘时间的增长而蓄积, 当达到一定程度时肺部呈纤维化改变, 即可发生尘肺病。尘肺病是一种职业病, 目前国内外还没有根治尘肺病的方法, 降低井下产尘地点的粉尘尤为关键。

二、井下粉尘的来源及特性

1. 井下粉尘的来源。

在井下安全生产过程中伴随煤、岩被破碎及矿体被运输过程中都会产生粉尘, 主要是岩尘和煤尘。它是在矿井生产如打眼、爆破、切割、装载、落煤及运输和提升过程中, 因煤岩被破碎而产生的。不同的矿井由于煤、岩地质等自然条件条件和采掘方法、作业方式、通风状况等开采条件的不同粉尘的生成量有很大的不同。但是一般来说, 在现有防尘技术措施的条件下, 各生产环节产生的浮游粉尘比例大致为:采煤工作面产尘量占45%~80%;掘进工作面产尘量占20%~38%;锚喷作业点产尘量占5%~10%;其他作业点占2%~5%, 各作业点随机械化程度的提高, 矿尘的生成量也将增大。我国煤矿大多数为井下开采, 由于通风环境受到限制, 生产环境中粉尘浓度比较高。

2. 井下粉尘的特性。

(1) 随着粉尘的分散度的增大, 其周围吸附的空气也会增多, 氧气也相对会增多, 能够促进粉尘的氧化进程。 (2) 粉尘周围薄薄地吸附着一层空气, 这些空气能够阻碍粉尘与粉尘及浮尘与水滴之间的凝聚沉降。 (3) 采掘工作面产生的新鲜粉尘较回风道中的粉尘易带电。 (4) 细微岩尘由于表面积增大, 岩尘中的游离二氧化硅很容易溶解于人体肺细胞中。

三、防尘措施

在井下安全生产过程中产生的粉尘随着风流的流动能够飘扬于巷道中及作业空间内, 所以必须采取有效的综合防尘措施来降低井下巷道内的粉尘浓度, 即针对每一道生产工序和环节的尘源采取一项和多项防治措施, 以减少粉尘的产生量, 降低作业环境的粉尘浓度和防止工人吸入粉尘。

防尘的主要措施就想方设法降低采掘作业时的粉尘产生量, 也是最为主动的、有效的防尘措施。根据生产实践, 防尘措施主要包括以下几种:湿式凿岩、改进采掘机械结构及其运行参数减尘、使用水泡泥爆破、尘源封闭、安装捕尘罩以及预湿煤体减尘措施 (如煤层注水) 等。以上这些防尘措施是以预防为主的治本性措施, 应在作业之前优先考虑使用。按照矿井的防尘技术, 可将防尘措施分为以下几类:

1. 湿式作业除尘降尘。

方式包括湿式打眼、湿式凿岩、水泡泥爆破、预湿煤体、采空区注水等。 (1) 湿式打眼。湿式打眼就是在打眼作业中, 将高压水通过钻杆中的管孔压入钻孔, 以润湿、冲洗炮眼中的粉尘, 使其变成尘浆流出炮眼, 抑制扬尘。 (2) 湿式凿岩。湿式凿岩是利用风钻进行湿式凿岩, 是国内外岩巷掘进行之有效的基本防尘方法。湿式凿岩有中心供水和旁侧供水两种供水方式。 (3) 水泡泥爆破。水泡泥就是将充水的塑料袋作为炮泥充填在炮眼内, 在炸药爆炸时水袋破裂, 在高温高压及爆轰波的共同作用下, 大部分水被汽化, 然后重新凝结成极细的雾滴, 同时这些雾滴与产生的粉尘相接触, 将粉尘包裹或湿润进而起到降尘作用。水泡泥中若添加湿润剂、黏尘剂等物质, 可大大提高降尘效率。此外, 德国等西方国家已开始应用化学材料代替水泡泥中的水, 这些材料大多具有较好的膨胀性能, 爆炸时的封堵效果和降尘效果更好。 (4) 预湿煤体防尘。预湿煤体防尘主要方法就是在采掘煤体前预先往煤层注水, 多年的防尘实践已证明, 采煤工作面实施煤层注水是取得最佳防尘效果的根本措施。影响水在煤层中渗透的因素主要是煤的裂隙和空隙的状态, 以及与其有关的其他因素。煤层的透水性能与煤的裂隙发育程度、裂隙宽度及裂隙方向有密切关系。煤层的多孔程度用孔隙率来表示, 即孔隙的总体积与煤的总体积的百分比。烟煤的透水性系数随孔隙率的增大而增大。对褐煤来说, 虽然孔隙率高, 但透水性系数却趋于零, 因此, 开采时常常不能注水。煤属于疏水性物质, 与水不甚亲和。如果在水中添加湿润剂 (表面活性剂) , 水的表面张力就会降低, 从而提高对煤层的湿润能力及渗透系数。煤层注水方式按照孔的长短分为深孔、短孔和长孔三种;按照注水方式的不同又可分为静压注水和动压注水;按作用于注水水压大小分为三类:低压注水 (Ps<2.5MPa~3.0MPa) , 中压注水 (Ps=3.0MPa~15.0MPa) , 高压注水 (Ps>10.0MPa~15.0MPa) 。我国煤矿通常采用长钻孔、中压或低压注水方法, 其优点是采煤和注水作业互不干扰, 注水时间可按需要增加, 一次湿润范围大而均匀。 (5) 采空区注水。采空区灌水预先湿润煤体防尘, 是在采用下行陷落法分层开采厚煤层过程中, 将水灌入上一分层的采空区内, 水在自重及煤体孔隙的毛细管力作用下缓慢深入下一分层的煤体中, 使煤体得到湿润, 减少下层开采时浮游粉尘的产生量。

2. 个体防护。

即使井下各安全生产环节采取了综合防尘措施, 但是有时候各作业地点粉尘浓度也难以达到卫生标准。所以在此种情况下, 特别是在强产尘源和个别不宜安装防尘设备条件下作业的人员, 必须要佩戴个体防护用具。目前在井下企业配备的个人防护用具一般是各类的防尘口罩。

四、除尘降尘措施

各种除尘降尘措施是井下综合降低粉尘浓度的必要环节, 目前通常的做法主要是对各产尘点的喷雾洒水, 如放炮喷雾、支架喷雾、采煤机上内外喷雾、掘进机上内外喷雾、转载喷雾、装岩洒水及巷道净化水幕等。这些除尘降尘措施为该粉尘监控系统在粉尘浓度超出限制范围时所实施的处理措施提供了依据。

1. 湿式除尘技术。

目前国内最普遍采用的降尘除尘措施就是湿式除尘。一般情况下只要作业场所内的空气的相对湿度达到65%以上就能够在很大程度上降低粉尘浓度。水能润湿粉尘, 特别是岩粉, 当水将粉尘包裹后不仅能增加粉尘的体积, 增加粉尘重量, 一些细小的聚合体不断融合变成较大的聚合体, 进而促使粉尘的加速下沉, 并且湿润后降落的粉尘不易飞扬。湿式除尘方法不仅设备结构简单, 使用方便、耐用, 而且应用与维护费用低, 除尘效果又很明显。不过湿式除尘技术增加了工作场所内空气的湿度, 使在其内工作的职工体验不好。喷雾就是将压力水通过喷嘴使水体雾化成细散的水滴漂浮在空气中。其除尘降尘效果取决于这些被雾化的小水滴的分散度以及尘粒与水滴之间的相对速度。粗分散度雾体水滴大, 水的数量少, 尘粒与水滴相遇时, 会因旋流而从水滴边缘绕过, 不被捕获。过高分散度的雾体, 水滴十分细小, 容易汽化, 捕尘效率也不高。一般水滴被雾化成10μm~15μm时, 效果最佳。水滴与尘粒的相对速度越大, 二者碰撞时的动能也越大, 有利于冲破水的表面张力而将尘粒捕获。密度大的尘粒相对易于被水捕获。喷雾洒水除尘简单方便, 被广泛用于采掘机械切割、爆破、装载、运输等生产过程中, 缺点是对微细尘粒捕集效率低。雾体的分散度、作用范围和水滴运动速度, 取决于喷雾器的构造、风速、水压和安装位置。应根据不同生产过程中产生的粉尘分散度选用合适的喷雾器, 得到较好的除尘效果。我国矿山井下常用的喷雾器, 按其动力可分为水力和风水联动 (引射式) 两类。

2. 物理化学降尘技术。

我国目前已经井下进行实验与应用的物理防尘方法主要有:水中添加降尘剂降尘, 泡沫除尘及磁化水降尘除尘降尘等, 通过增加混合液体与粉粒的亲和力, 最大限度地将粉尘捕获, 进而增强除尘降尘效果。 (1) 添加除尘剂除尘降尘。除尘剂的选择方法应能满足无毒、无臭, 能完全溶于矿井防尘用水中, 低温时不发生结冰现象, 无沉淀或盐析现象, 对金属无腐蚀, 不延燃, 成本低, 运输方便等。一般低于降尘剂临界浓度时, 水的表面张力降低幅度与降尘剂浓度呈急剧下降趋势, 但超过此临界后则趋于稳定。 (2) 用泡沫除尘降尘。用泡沫体覆盖产尘地点使刚刚产生的粉尘湿润、粘附、聚集沉积从而失去悬浮飞扬的能力。泡沫除尘的方法效果比较好能够捕获大多数与之相遇的粉尘, 对于那些直径比较小的粉尘效果更好。泡沫除尘的优点有以下几点:与普通的洒水降尘相比, 可大大地减少用水量, 一般能减少30%以上;除尘效率也比较高, 相比用洒水降尘的方法捕获不亲水粉粒, 这种方法能捕获90%以上的粉粒, 效率比一般方法的提高33%~50%。 (3) 用磁化水除尘降尘。将水用磁化器处理后雾化, 水体的表面张力能力及吸附能力都得到了提高, 水珠粒径也变小了, 这时候的水体润湿、吸附粉粒的效果更强了, 从而提高了除尘降尘率。 (4) 用矿井通风及时排除粉尘。井下各产尘源在采用了综合防尘措施后, 难免还会有一些粉尘进入到巷道空气中, 这个时候就需要才用通风的方法将这些粉尘进行稀释排除, 不然的话就会影响到接触职工的身体健康。采用通风的方法稀释排除粉尘最重要的就是风速的控制, 一般情况下在干燥巷道中风速达到1.5m/s~4m/s时较好, 在湿润巷道中风速稍高一点效果较好。目前在掘进过程中局部通风排尘方法对稀释降低巷道内粉尘浓度起着重要的作用。局部通风排尘方法可分为总风压通风、扩散通风、引射器通风及局部通风等四种方法。

五、结束语

煤矿粉尘危害的防治工作是一个长期、复杂、艰巨的任务, 要坚持“以人为本、预防为主、综合治理”的方针, 采用通风除尘、喷雾洒水、煤层注水、抽尘净化、个体防护等防降尘措施相结合进行综合治理。同时, 要学习和借鉴国外防尘的先进技术和经验, 发展适合我国的新型技术, 为矿工建立安全、清洁的作业环境, 适应新形势下煤炭工业的发展。

参考文献

煤矿综掘工作面的综合防尘技术 篇5

近年来, 随着煤矿施工中机械化程度大幅提高, 粉尘给工作环境、人体健康、安全生产造成的影响越来越严重。在煤矿生产过程中, 综合掘进机作业、原煤装载及运输过程中都会产生大量的粉尘。

并且随着生产能力的不断增加, 生产过程中产生的煤尘越来越多, 种类也随着生产工艺的变化千差万别, 严重威胁矿井的安全生产和工人的生命安全。为此, 有效地进行煤尘防治, 控制煤尘, 降低煤尘浓度, 改善工作环境, 杜绝煤尘事故, 是煤矿安全生产亟待解决的问题。

1 工程概况

乌审旗蒙大矿业公司纳林河二号矿井设计生产能力8.00Mt/a, 采用立井开拓, 在工业场地内布置一号主立井、二号主立井、一号回风立井和副立井。全井田设一个主水平和四个辅助水平, 初期布置五条大巷和二个采煤工作面, 五条大巷即中央一号回风巷、中央二号回风巷、中央一号辅助运输巷、中央二号辅助运输巷、中央带式输送机大巷五条平行大巷, 五条大巷为全煤巷, 每个工作面三条顺槽均为煤巷工作面, 为加快施工速度采用综合掘进机进行施工, 本区各可采煤层的挥发分产率较高, 一般在30~40%, 属易爆炸煤层。MD11、MD19号钻孔中煤尘爆炸性试验结果:当火焰长度>400mm时, 抑制煤尘爆炸最低岩粉量为80~85%, 煤尘均有爆炸性, 该井田为有煤尘爆炸危险的井田。

2 综合防尘技术的必要性

中煤第五建设有限公司第四十九工程处目前在煤巷综合机械化作业线施工中还没有一套完整的成熟的综合防尘系统, 造成各机掘工作面施工环境恶劣, 严重威胁着矿井的安全生产和职工的身体健康。有效控制粉尘, 降低粉尘浓度, 杜绝煤尘事故, 抓好综合防尘工作, 对促进我处安全生产。保障职工身体健康具有重大意义, 所以目前迫切需要制定出一套简单、实用的综合防尘系统。

本技术是结合纳林河二号矿井综掘工作面施工过程中结合具体情况在综合防尘方面长期实践积累的经验, 通过在具体施工时遇到的一些问题, 对综合防尘系统进行全面优化, 以及对整个系统和工艺进行创新, 为今后综掘工作面综合防尘提供经验。

3 综合防尘技术的应用

在综合防尘上除了合理设置供水防尘系统、风水联动全断面喷雾降尘、转载点喷雾抑尘等技术外, 还采用了改进的除尘风机抑尘、综掘机安装喷雾并与综掘机截割运行时闭锁、无动力除尘和安装水帘等技术。

3.1 改进的除尘风机抑尘

该处通过反复试验, 在综掘工作面将闲置的局部通风机 (FBDNO6.3/2*30, 邯郸东方风机制造有限公司) 进行改进, 成为一种新型、高效的除尘风机。即采用长压短抽的通风方式与自制湿式除尘器配合应用于煤巷综掘工作面, 形成混合式通风—除尘系统。

3.1.1 自制机载闭锁

(1) 改进除尘风机, 将局部通风机改装成单电机, 将除尘风机安装到综掘机上, 使风机能随机移动, 减少频繁前移风机的麻烦。 (2) 将综掘机电源和除尘风机电源合并连接, 使综掘机截割运行与除尘风机的开停实现闭锁, 综掘机截割即自动开启除尘风机吸尘, 综掘机停止截割除尘风机即自行关闭。

3.1.2 自制湿式除尘器

在除尘风机尾部安装20m风筒, 调节局部通风机使其吸风量达到供风风机的70%, 并在在风筒末端安装自制湿式除尘器降尘 (出风口安装一个自制的圆形管接在出风口处, 在圆形管内安装一道水帘和一道喷雾, 在距顶板方向接风水带, 在距底板方向接一排污漏斗, 在漏斗下方接黑色阻燃胶管, 用于降尘之后将污水排出在巷道底板内) , 即可达到除尘净化风流的效果。

3.2 综掘机安装喷雾并与综掘机截割运行时闭锁

在综掘机上安装内外喷雾和在前挡板上安装一道喷雾 (风水联动) , 内喷雾通过安装在综掘机炮头上的喷嘴喷出雾滴直接抑制综掘机作业时割落煤体瞬间产生的粉尘;外喷雾则是捕集掘进面空气中悬浮的粉尘。内喷雾压力不得小于3MPa, 外喷雾压力不得小于1.5MPa。由于综掘机自身外喷雾无法调整喷水角度, 且内喷雾在截割过程中容易造成堵塞, 在实际使用过程中降尘效果并不太理想, 经研究改进在综掘机挡板前增加一道横向外喷雾, 直接安装到综掘机摇臂上, 可随意调整喷雾喷水方向, 当综掘机炮头截割巷道上部岩体或截割下部岩体拉底时, 调节喷雾角度, 正对产尘点进行降尘, 效果将会更好。同时对综掘机内外喷雾与截割运行不闭锁问题进行改进, 实现水路与截割运行相闭锁, 达到无喷雾就无法进行截割运行的目的。

3.3 无动力除尘

该新型的除尘工艺方法, 无需添加外部动力术利用工作面管网中的压风和压水, 通过喷头形成射流、产生负压, 引导合尘气流进入捕尘管道实现有效除尘, 做到除尘方法的简单易行、除尘效果高效实用。

(1) 无动力负载湿式除尘是采用工作面的压风和压水, 通过风水混合并经过喷雾头将高压水雾化, 在管道内形成雾化膜, 并在喷头附近形成负压区。 (2) 粉尘在负压作业下被吸入除尘管道时, 经过一层细密的钢丝网栅, 将吸入的无规律的、不均匀的粉尘颗粒进一步细化, 使其由紊流转化为层流, 再经过喷化水雾膜湿化形成泥浆, 由漏斗排出。 (3) 该装置还可以根据不同工作面粉尘浓度的高低, 合理地选择除尘装置的级数, 便于根据现场情况进行调整, 大大提高了除尘效率。

3.4 安装水帘

在巷道内安设水帘。由顶部、高于皮带500mm、靠行人运料一侧三部分组成 (每部分面积大时加横撑和竖撑) 。顶部部分与用于水帘的全断面喷雾和顶板网片用铁丝连接;高于皮带500mm (但宽不能超过皮带靠行人侧150mm) 与顶部用螺丝连接, 靠帮的与网片用铁丝连接, 在水帘过风筒时, 要在水帘上加工一个大于直径800mm的半圆;靠行人运料一侧, 水帘采用折叠式进行加工, 每一扇小的水帘用合页连接, 在其中一小扇水帘上加工2-3个轴, 保证在水帘折叠起来时能够旋转。 (具体每部分尺寸可根据巷道实际尺寸确定)

3.5 除尘纱窗降尘

除尘纱窗是我单位在长期的施工过程中经验研制出的一种阻隔、捕捉粉尘的装置, 采用角铁加工成多个模块组装而成, 拆装搬运方便, 根据巷道断面可随意调节大小, 还可安装合页制作成门扇, 方便车辆和行人通过。该装置上部安装喷雾, 每个模块上敷设纱网, 用铆钉将纱网固定绷紧, 与喷雾配合使用能有效地阻隔过滤乏风流中的粉尘, 达到良好的除尘效果。

3.6 安装粉尘监控系统

选用KJ65型矿井环境监测监控系统, 井下工作面回风口安装GQL0.1型粉尘传感器, 接至井下监控分站, 有分站将信号传至地面监控系统显示屏, 时时监控井下各工作面粉尘浓度, 实现浓度超限报警断电, 同时可以实现自动保存历史记录并打印、实时显示测试结果。

1吸尘罩;2可伸缩风筒;3产尘点;4内喷雾;5外喷雾;6综掘机;7转载点喷雾;8水袋;9排污漏斗;10圆形管内水帘;11自制的圆形管;12除尘风机;13风带;14圆形管内喷雾;15巷道内水帘;16距迎头30m全断面喷雾 (风水联动) ;17距回风口20m全断面喷雾;18距迎头100m全断面喷雾;19掘进机前挡板上安装一道喷雾 (风水联动) .

4 劳动组织

在工作面溜子道、皮带机、综掘机每天需要3个人进行喷雾装置的维修和看护, 维修班需要1人;这样每天用于防尘的人员需要4个工时。

5 实施效果

该项目结合纳林河二号矿井综掘施工过程中综合防尘的实际情况, 提供了一套适用于综掘工作面的综合防尘系统, 不仅给井下生产创造良好的工作环境, 也大大降低和减少施工一线职工职业疾病的发病率。详见表1。

参考文献

[1]李德文, 郭胜均.中国煤矿粉尘防治的现状及发展方向[A].第八届全国采矿学术会议论文集[C].2009.

[2]吴琼.综采工作面喷雾降尘机理及高效降尘喷嘴改进研究[D].辽宁工程技术大学, 2007.

采煤工作面综合防尘自动化技术 篇6

1 采煤工作面粉尘主要来源

霄云煤矿采煤工作面全部采用综合机械化开采,煤层含水量低,通过对现场检测分析,采煤工作面粉尘主要来源包括:①采煤机截煤产尘。采煤机滚筒在切割煤层过程中,截齿不断与煤体间发生碰撞、冲击,使得煤层变成煤块甚至微小颗粒,并快速下落,产生大量粉尘,这些粉尘在风流作用下不断向周围扩散。②在机组与刮板输送机之间形成的通道中,煤炭运输与风流方向相反,使得机组下部粉尘在风流作用下向外扩散;③装运转载过程中产尘。由于摩擦振动会使本来沉积下来的煤尘转化为浮游粉尘,导致风流中的粉尘浓度增加;④采煤支架移架、降架时产生粉尘。支架上部粉尘支架移动过程中发生冒落,致使粉尘浓度增加。

2 防尘技术

通过对霄云煤矿采煤面粉尘主要来源的分析,经过长时间的研究与探讨,最终在霄云煤矿工作面形成了一套综合防尘自动化系统,经过现场应用取得了一定效果。该系统主要采用以下几种设备对粉尘加以控制。

2.1 内外喷雾与水电联动装置

通过对霄云煤矿各采煤工作面现场测定,发现采煤机运转割煤时,工作面产生的粉尘浓度最大,平均值高达342 mg/m3,远远超过国家允许的浓度,严重威胁着作业人员的身心健康。为了能有效从源头对工作面粉尘进行控制,防止煤尘的扩散,在借鉴国内外有关技术研究的基础上,采用在采煤机上安设内外喷雾装置的方法控尘。现场应用表明,内外喷雾可以更直接有效地沉降截割产生的粉尘,降低回采工作面煤尘量[2],减少煤尘的蔓延扩散量。经测定,内外喷雾使用后,煤尘的浓度降低到45 mg/m3,与未采取措施时粉尘浓度有了明显降低。

采煤机使用内外喷雾装置后,有水、无水情况下采煤机均可正常工作,而采煤机在内外喷雾无水的情况下工作,会产生高浓度粉尘。这就需要在采煤机安设水电联动闭锁装置,一旦内外喷雾装置用水处于不正常状态,采煤机会在启动工作约1 min后自动停止,无法正常工作[3]。只有当供水系统及喷雾头一直有水、正常喷雾的情况下,采煤机才能正常工作,实现了水电闭锁联动。

2.2 光电喷雾装置

在多年防尘工作探索的基础上,积极改进架间喷雾装置,淘汰了传统设备,逐渐采用光束传感器来控制电磁阀工作,实现开关架间喷雾自动化,减轻了作业人员的负担。

2.3 新式移架降架喷雾装置

新式移架降架喷雾装置如图1所示,通过立柱降柱打开双向锁A腔,使一部分液体从双向锁进液口进入,从而打开阀芯,液体通过出液口进入阀组,A腔打开同时B腔也随之打开,构成回路。将防尘主管通过1根∅10 mm胶管接入双向锁进液口3,再通过胶管将回液口4与架间喷雾相连,这样工作液打开A腔,B腔也同时打开。通过以上循环,实现了降柱的同时自动打开防尘管路[4]。

2.4 红外线喷雾网式扑尘器

红外线喷雾网式扑尘器(图2)是根据巷道实际断面截取双层纱网制作的1个覆盖全断面的拦截网,并在拦截网后方安设1道红外线净化水幕,水雾与拦截网之间的距离需保持在0.3 m,从而实现净化水雾在实现自身功能的同时,将水喷洒在砂网上,提高降尘效果。隔尘砂网一般安放在采煤工作面回风出口外10 m处。净化水幕上安设红外线探头感应开关,保证行人通过拦截网时水幕能够自动关闭。这就在巷道断面上形成了2道除尘屏障,能够起到较好的除尘效果,降低了巷道内的粉尘浓度。

2.5 转载点自动喷雾装置

在转载机电控回路上接入1个电磁阀,与转载机电机的开关控制同步,随机喷雾启动或停止,达到自动喷雾的效果。

2.6 煤层注水装置

(1)设备。

钻机为MK-3型全液压坑道钻机,该钻机功率大(15 kW),钻孔倾角容易掌握,用Ø42mm钻杆,最大钻孔深度可达150 m,满足了煤层注水的钻孔深度要求。注水泵型号为SD-2/15。采用顺层长钻孔,多孔联合布置方式注水,利用注水泵加压到7 MPa左右,并配以3%‰的降尘剂,将水压入煤体。采用封孔器封孔。

(2)煤层注水设计。

①钻孔长度:注水孔长度应为工作面倾斜长度的1/3～1/2。②注水要求量:根据公式Q=KLBMRq可求得钻孔注水量的大小。其中,Q为一个钻孔的注水量;K为顺钻孔方向湿润距离修正系数,取1.1～1.5;L为钻孔长度;B为钻孔间距;M为煤层厚度;R为煤的容重;q为吨煤注水量,取0.03 m3/t。

(3)煤层注水效果。

①应用压风排渣技术进行井下钻孔施工,采用以空气代替清水作为冲洗介质的钻孔施工方法,在一定程度上杜绝了因塌孔造成的卡钻、埋钻事故,保证了恶劣条件煤层的高效钻孔。②煤层中含水量有较大程度的改观,由1.67%增加到5.70%。③选用了强度较大的金刚石钻头,克服了夹矸硬度高且分布不规律的难题,有效解决了夹钻、不进钻等一系列问题。④打孔深度明显增加,打孔深度由原来的40～50 m增加到现在的90～120 m。在霄云煤矿多年的煤层注水施工经验基础上,不断优化改进已有的注水方案,使煤层湿润的程度不断得到提高,降尘率也有了较大程度的改善,一定程度上减少了煤尘事故的发生[5]。

3 效果分析

霄云煤矿在1302综采工作面对矿井综合防尘自动化系统进行了现场应用。在1302综采工作面安设:①内外喷雾装置;②水电联动喷雾装置;③光电喷雾装置;④新型移架降架喷雾装置;⑤红外线喷雾网式扑尘器;⑥转载点自动喷雾装置;⑦大口径煤层注水装置。

为更好地体现应用效果,结合综合防尘措施在现场的使用,以及应用防尘添加剂的降尘情况,分别测定以下3种状态下的粉尘情况:①不采取任何防尘措施;②应用普通防尘水(水量5.895 m3/h),正常使用内外喷雾等各类防尘装置,开启综合防尘措施;③添加降尘添加剂后,正常使用煤机喷雾综合防尘措施。其中添加降尘剂后又分别测定了0.3‰(水量5.923 m3/h,加药泵流量2 L/h)、1‰(水量5.944 m3/h,加药泵流量6 L/h)、1.3‰(水量6.002m3/h,加药泵流量8 L/h)3种理论浓度状态。测试地点为采面回风出口外10 m。测试结果见表1。

mg/m3

(1)在使用普通防尘水的情况下,采用综合防尘自动化系统后(与未采取任何措施相比),全尘浓度与呼尘浓度分别降低了77.01%、87.13%。

(2)在防尘水中添加0.3‰浓度的降尘剂时,全尘浓度与呼尘浓度分别比使用普通防尘水降低了72.1%、69.2%;在防尘水中添加1.0‰浓度的降尘剂时,全尘浓度与呼尘浓度分别比使用普通防尘水降低了76.5%、72.1%;在防尘水中添加1.3‰浓度的降尘剂时,全尘浓度与呼尘浓度分别比使用普通防尘水降低了73.7%、74.5%,使用3种浓度降尘剂与未使用综合防尘自动化系统情况下的全尘浓度与呼尘浓度相比,分别降低了93.6%、96.0%,94.6%、96.4%,94.0%、96.7%。

由此可见,矿井综合防尘自动化系统在采煤工作面应用效果良好,同时,降尘剂的应用也大大提高了矿井综合防尘自动化系统的降尘效果。现场测定数据表明,工作面的降尘幅度与使用降尘剂的浓度呈现一定的曲线关系,同时,降尘剂的使用浓度应控制在1.0‰左右最佳,其降尘率不随浓度的增加而增加。

4 结语

综采工作面机械化采煤在提高开采能力、减轻工人负担的同时,也导致工作面粉尘浓度的增加,给煤矿安全生产带来了新的挑战。这就要求煤矿企业在积极分析矿井粉尘特点的前提下,采取当前先进的除尘、控尘措施,积极开发新设备,创新新技术,不断提高综采防尘技术水平,更好为作业人员创造清洁安全的生产环境。

参考文献

[1]时训先,蒋仲安,周姝嫣,等.综采工作面粉尘分布规律的实验研究[J].煤炭学报,2008,33(10):1117-1121.

[2]王晋育,冉文清,张延松.煤矿综采放顶煤工作面高浓度粉尘的综合防治[J].中国安全科学学报,1999,9(1):6-10.

[3]赵栋,刘文虎,姚理忠,等.矿井综合防尘措施[J].矿业安全与环保,2003(6):23-27.

[4]胡社荣,蒋大成.煤层自燃灾害研究现状与防治对策[J].中国地质灾害与防治学报,2000,11(4):69-71.

综合防尘技术 篇7

1工作面煤尘生成机理

煤尘是煤矿在生产过程中产生的煤炭细微颗粒, 悬浮在空气中的粉尘称为浮尘 (也称浮游粉尘) ;因自重而降落在物体 (如设备、物料) 和巷道周边上的粉尘称为落尘 (也称沉积粉尘) [1]。高档普采工作面在生产过程中产生煤尘的主要环节有:打眼、割煤、运输设备的转载等[2]。

采煤机割煤时, 煤炭经破碎, 在装煤、运输和转载过程中还会继续被撞碎, 不断产生煤尘。随着机械化程度的提高和合理集中生产, 煤尘的生成量也更大、更集中。在现代化煤矿中, 煤尘的生成量可以达到煤炭产量的3%。在煤炭尚未采落之前, 其内许多裂隙就已经存在着一些煤尘。这些煤尘是由于煤层在构造运动中受挤压或在开采前受地层集中压力的作用而产生的, 它们存在于这些裂隙之中, 随着煤炭的采落和破碎而进入井下空间, 这些煤尘称为原生煤尘。采煤机在作业时, 煤炭受机械的快速切割而产生大量煤尘, 是采煤工作面的主要产尘区。为此, 采煤机割煤时的防尘是高档普采工作面防尘的重点, 是创造良好采煤环境的保证。煤尘的产生与下列因素有关:[3]①煤层地质条件。煤层脆性大、节理裂隙发育、疏松而干燥时, 产生的粉尘就多;煤 (岩) 层的地质构造复杂、断层褶皱多、煤岩受地质运动破坏强烈时, 采掘过程中产生的粉尘就多, 相反则较少。②回采方法和工艺。高档普采工作面的粉尘量比炮采工作面煤尘量可以高出10倍以上。机械化程度越高, 防尘工作越重要。另外, 采煤机牵引速度、割煤方向、截齿型式等都会影响粉尘的生成量。③通风状况及采掘空间的大小。合理的通风量可以冲淡粉尘浓度并把它带走, 风量太小不能有效降低粉尘浓度, 风量过大会把沉积粉尘吹扬起来。薄煤层工作面空间较小, 粉尘浓度可能相对较高。

2防尘工作原则

(1) 煤层注水。

回采前预先注水湿润煤体, 增加煤层水分, 湿润煤体以及煤体裂隙中的原生煤尘, 在煤体破碎时减少煤尘的生成和飞扬, 将煤尘消灭在源头。

(2) 优化采煤工艺。

选用合适的截齿、滚筒、割煤顺序等, 降低煤尘。

(3) 通风除尘。

工作面的通风强度直接影响到工作面的煤尘浓度, 因此采用最佳排尘风速是降低综采工作面煤尘浓度的一项有效措施。一般最佳排尘风速为1.2～1.6 m/s。

(4) 湿式作业。

用水雾捕捉、拦截、沉降工作面的浮游煤尘[4]。

3高档普采工作面综合防尘技术及效果

赵坡煤矿在12煤层布置高档普采工作面, 12312高档普采工作面长150 m, 2个巷道长800 m, 煤层厚1.20～1.50 m, 平均厚1.35 m, 采用全部垮落法控制顶板。采用3～4排控顶的顶板控制方式, 工作面采用HDJB-1200型铰接顶梁配合单体液压支柱错梁齐柱迈步式支护顶板。柱距0.65 m, 排距1.20 m, 每割2刀 (推采1.20 m) 进行1次回柱放顶。

3.1采煤机防尘技术

3.1.1采煤机内外喷雾装置

12312高档普采工作面选用MG132/300-W型双滚筒采煤机 (图1) , 该装置要求采煤机左、右滚筒的内喷雾及外喷雾总流量为200 L/min, 额定压力为3 MPa。为适应采煤机内喷雾及外喷雾对供水压力和供水流量的要求, 在工作面轨道运输巷安设喷雾泵站, 配置BPW250/6.3型喷雾泵2台, SX-2500型水箱1台, 喷雾泵的公称流量为250 L/min, 公称压力为6.3 MPa, 电机功率为37 kW, 水箱额定容积为2 500 L, 能够满足采煤机内喷雾及外喷雾对供水压力和供水流量的要求。

3.1.2高压喷雾负压二次降尘

采煤机高压喷雾负压二次降尘技术是指高压水泵产生的水射流喷向采煤机滚筒附近, 同时在喷吸装置内部的射流后方形成负压区, 将负压场内的煤尘吸入喷洒装置, 实现再次降尘的目的 (图2) [5]。

高压水泵型号BPZ75/12;高压水泵供水量75 L/min;供水压力12 MPa。采用该技术后, 使用AKFC-92A型矿用粉尘采样器经过连续3 d的检测, 工作面回风巷降尘率达到48%, 采煤机司机工作位置平均降尘率达到42%, 采煤机下风侧10 m处平均降尘率达到50%, 降尘效果显著。

3.1.3选用合理的采煤机

选用合理的采煤机可使破落的煤粒度增加, 块煤率增大, 粉煤率降低, 从而降低采煤机割煤时的产尘量。通过比较分析, 选用点击式的截齿、切向排列的镐形截齿等措施, 可以大幅度减少煤尘的产生量。采煤机在使用过程中主要采取以下措施降低煤尘浓度。

(1) 控制牵引速度。采煤机割煤时牵引速度过大, 造成割煤量增大, 产生煤尘量增多, 煤尘产生量超出采煤机内外喷雾、二次降尘等措施降尘极限量, 所以采煤机牵引速度不能过大;采煤机割煤时牵引速度过小, 落下的煤被采煤机滚筒大量割碎, 块煤率降低, 粉煤率增大, 也会造成煤尘量增大。在同等条件下, 采煤机以不同的牵引速度进行割煤时, 使用AKFC-92A型矿用粉尘采样器检测采煤机下风侧10 m处粉尘浓度的变化, 以采煤机牵引速度为横坐标, 粉尘浓度为纵坐标, 绘制粉尘浓度随采煤机牵引速度变化曲线。通过分析, 采煤机牵引速度与产生的粉尘浓度变化曲线呈U形 (图3) , 从而可以得出采煤机最佳牵引速度为2～4 m/min。

(2) 采用与工作面风流方向一致的单向割煤方式, 即割煤方向从材料道向运输巷方向[2]。

(3) 必须正常使用采煤机内、外喷雾装置, 内喷雾压力不得小于2.0 Pa, 外喷雾压力不得小于1.5 MPa, 喷雾装置总流量不得小于200 L/min, 喷雾装置进水压力不得小于3 MPa。如果采煤机内喷雾装置不能正常喷雾, 必须停止采煤机运行。无水或喷雾装置损坏时, 必须停止采煤机运行。

(4) 12煤属于裂隙发育的脆性煤层, 根据工作面地质情况, 煤层结构、硬度、裂隙发育情况等特点, 选用点击式、沿切向排列的镐形截齿, 可以减少对煤体的破坏, 提高块煤率, 减少煤尘产生量。

(5) 改进圆柱形滚筒为圆锥形螺旋滚筒。由于圆柱形滚筒具有相同的输煤断面, 块煤破碎量大, 故产尘量大。而改进为圆锥形螺旋滚筒后, 由于滚筒排料端越来越大, 输煤空间也变大, 能适应不同的输煤量, 块煤破碎量小, 再生煤尘产生量小。

3.2煤层短壁注水降尘技术

煤层短壁注水防尘是在工作面采煤之前, 利用钻孔向煤层注入压力水, 使其沿着煤层的节理、裂隙向周围扩散, 渗入到煤的孔隙之中, 增加煤的水分, 使煤体预先得到湿润, 从而减少采煤时的煤尘产生量。赵坡矿12312高档普采工作面长150 m, 煤层注水参数如下:钻孔直径42 mm;钻孔眼距5 m;钻孔位于煤层厚度的中间部位, 垂直于工作面煤壁方向打眼;钻孔深度根据公式L=Ld+0.25计算, Ld为工作面循环推进度, 1.2 m。确定钻孔深度为1.5 m;注水压力8 MPa;单孔注水时间不少于5 min, 实际操作时应以煤壁、顶板明显出水为准。工序安排:在每班回柱放顶后、下一班割煤之前完成。

注水系统由注水泵、水箱、压力表、截止阀、高压钢丝胶管、注水器组成 (图4) 。注水系统主要设备:①BPZ75/12型高压水泵1台, 额定流量75 L/min, 额定压力12 MPa。②注水器, 型号ZF-A22, 内径22 mm, 外径39 mm, 适用孔径42～50 mm。③高压软管, 每根长10 m。

采用煤层短壁注水降尘后, 使用AKFC-92A型矿用粉尘采样器经过连续3 d的检测, 工作面回风巷平均降尘率达到43%, 采煤机司机工作位置平均降尘率达到42%, 采煤机下风侧10 m处平均降尘率达到41%, 降尘效果显著 (表1) 。

3.3通风除尘

通风除尘是综合防尘措施的关键, 从防尘的角度考虑, 工作面的风速控制在1.2～1.6 m/s为宜。此风速既能吹走浮尘, 又不吹起沉积的煤尘, 属比较合理的风速。该工作面在编制作业规程时充分考虑了最佳防尘风速, 选用风量630 m3/min, 风速为1.5 m/s, 处于最佳排尘风速的范围内[3]。

3.4其他防尘措施

(1) 消除落尘。

对工作面进风巷、回风巷实行区域化管理, 定期清扫落尘, 冲刷巷道, 并建立档案。

(2) 风流净化水幕。

在工作面转载点安设转载喷雾装置;进风巷、回风巷安装全封闭式风流净化水幕, 对供水压力不足的用水点在给水管道上安设矿用管道泵以增压供水, 保证防尘用水的可靠供应。

(3) 配备防尘防护用品。

配备防尘防护用品是防尘措施的最后一道环节, 为保证给接触煤尘作业的人员配备合格的防尘防护用品, 采购前安排专人检查防尘防护用品的“生产许可证”、“产品合格证”、“安全鉴定证”和“安全标志”。

4结论

高档普采工作面安全生产环节多, 电气设备使用量大, 产尘量大, 出煤时间相对集中, 粉尘防治难度大, 所以做好高档普采工作面的粉尘治理工作是高档普采工作面安全管理的重中之重。赵坡煤矿高档普采工作面粉尘治理侧重于源头治理、源头控制, 应用综合防尘技术以来, 高档普采工作面粉尘量大大降低, 改善了高档普采工作面的作业环境。

摘要：为了有效减少高档普采工作面采煤机割煤时产生的煤尘, 赵坡矿采用采煤机内外喷雾及高压喷雾二次降尘、煤壁短壁注水技术, 选用单向割煤的采煤工艺, 选择合理的采煤机牵引速度、选用镐形截齿和圆锥形螺旋滚筒, 采取通风除尘、安装净化水幕等一系列的防尘措施, 大大降低了高档普采工作面的产尘量, 降尘效果显著。

关键词：高档普采,综合防尘,高压喷雾

参考文献

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[2]张荣立, 何国纬, 李铎.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.

[3]杜计平, 孟宪锐.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

[4]新编煤矿“一通三防”知识1000问[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.

综合防尘技术 篇8

8201综放工作面采煤生产强度大, 风速高, 煤层原始水分低, 煤流在工作面巷道运输距离长、装载点多, 使空气中的煤尘含量居高不下。据实测, 采煤机正常割煤过程中, 司机处总粉尘质量浓度平均高达9 418 mg/m3, 采煤机下风侧5~6 m人行道位置总粉尘质量浓度则达6 652 mg/m3, 工作面劳动卫生条件十分恶劣。同时, 随着放顶煤工艺的应用, 在放顶煤和支架前移的过程中产生的煤尘, 又大大加剧了对风流的污染。该工作面的煤尘疏水性十分严重, 实验表明, 该工作面煤粉在水中2个月均未沉降, 因此该矿的粉尘防治十分困难。

目前, 国内外对综采工作面的粉尘治理普遍采取煤层注水、采煤机高压喷雾降尘措施, 对一般煤矿的降尘效果可以达到90%, 但对风速高、产尘量大及煤尘疏水性强的8201综放工作面的降尘效果很不理想, 对司机处和采煤机下风流10 m处的降尘效率只能达到65.4%和70.6%, 粉尘质量浓度达2 000~3 000 mg/m3 , 显然仅仅采用这些措施是不能有效降低工作面粉尘质量浓度的。为此, 拟采用采煤机高压外喷雾、采煤机尘源跟踪高压喷雾降尘系统、控尘措施以及粉尘在线监测监控技术等综合防尘措施, 对8201综放工作面的粉尘进行综合治理, 力争使工作面的粉尘质量浓度下降90%以上。

1 采煤机综合防尘技术

采煤机割煤是综采工作面的主要尘源, 也是粉尘治理的难点。尤其是8201综放工作面, 其粉尘浓度高, 其中采煤机割煤占80%以上, 是主要产尘点, 即使采取高压喷雾及控尘措施后, 其降尘效率也仅在70%左右, 粉尘浓度仍然高, 其主要原因是工作面的风速大、产尘强度高、煤尘疏水性十分严重造成的。因此, 必须还要采取其他有效措施, 提高降尘效率。煤炭科学研究总院重庆研究院最新研究成果“采煤机尘源跟踪高压喷雾降尘技术”, 是一项有效解决采煤机粉尘问题的技术措施。将高压喷雾降尘措施和采煤机尘源跟踪高压喷雾降尘技术有机结合在一起, 研究并将其应用在8201综放工作面, 可实现粉尘的综合治理。

1.1 采煤机高压外喷雾降尘系统

CPC-40型降尘器安装在采煤机前后摇臂截割电动机处, 用钢丝绳及专用拉紧装置固定牢靠;控尘帘通过安装架安装在截割电动机上, 随采煤机一起移动, 并且封闭上风侧截割电动机前、后3 m的空间 (包括采煤机与电缆槽间的空隙) 。系统的现场布置如图1所示。

在采煤机上、下滚筒分别布置3个G型高压喷嘴, 在8 MPa水压力时, 其单个喷嘴的流量为6.25 L/min, 另外在上风侧再布置2个PZ型喷嘴顺风朝下喷向巷道, 该喷嘴的流量为9.04 L/min, 总耗水量为55.08 L/min。

1.2 KHCG1 (84) 型矿用采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统

该系统主要由控制主机及控制箱、发射器及电源箱、喷雾架、接收器和电磁阀等组成。试验规模为60架, 约100 m。

1) 发射器及发射器电源箱安装在采煤机中部靠人行道一侧;电源箱从采煤机上取电源。

2) 安装20台控制箱和1台系统控制主机, 主机安装在第5架适当位置, 1#—20#控制箱分别安装在6#, 9#, 12#, ……, 63#支架上, 控制第5#—64#支架工作面长度范围内采煤机的自动跟踪喷雾降尘。控制箱用Φ3~5 mm的镀锌低碳钢丝吊挂在支架后部顶梁上。从工作面进风巷设备列车电控设备处接出127 V电源, 通过MY3×10煤矿用移动橡套软电缆将127 V电源接入主机及各控制箱。

3) 5#—64#支架每架安装喷雾架、接收器和电磁阀。喷雾架安装在支架前梁的2个耳板上, 用Φ18 mm螺栓固定;电磁阀放置在支架后部并固定;接收器用安装架固定在支架前立柱上。

4) 采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统利用KJ25及KJ13高压胶管敷设管路供水。

在采煤机的前后方分别布置8个G型高压喷嘴, 水压8 MPa时总耗水量为100 L/min。

1.3 其他防尘措施

在进风巷设置了挡风帘, 回风巷用2 MPa静压水超前钻孔注水, 定期对进回风巷进行清洗、洒水消尘。破碎机进出口、前后刮板输送机机头、转载机机头、进回风断面均有喷雾降尘设施。

1.4 喷雾供水及水压监控

高压水泵将通过自控水箱的静压水加压后经高压胶管提供给2套喷雾降尘系统, 同时在供水管路上安装压力传感器对水压进行监控。为保证采煤机的正常运行, 在电缆夹内再布置1套低压水管, 将静压水单独供给采煤机作为冷却用水水源;系统采用GPS-1100型自动控制水箱与BPW315/16型喷雾泵组成高压泵站, 泵站通过平板车布置在进风巷设备列车处, 在水箱进水口与泵站出水口加装2个GCQ-7型过滤器对水质进行处理。

1.5 综合防尘系统效果考察

从2008年11月20日至2009年3月24日, 对系统的使用进行了跟踪考察, 测试结果如表1所示。通过对所测数据分析可知, 采用综合防尘措施之后, 逆风割煤时采煤机司机位置的降尘效率为93.3%, 采煤机下风流10 m位置的降尘效率为95.3%;顺风割煤时司机位置的降尘效率为92.3%, 采煤机下风流10 m位置的降尘效率为93.5%。

2 粉尘在线监测监控技术

针对粉尘防治存在的关键问题, 采用综合自动化技术途径来控制产尘源, 充分发挥监测、监控系统在煤矿粉尘防治方面的作用。

2.1 粉尘超限自动喷雾降尘技术

为了减少工作面的粉尘进入回风流排入大气, 污染大气环境, 同时为了连续监测粉尘浓度, 在进、回风巷分别安设了1套粉尘在线监测监控系统。系统安设在距工作面10~15 m远、且不影响行人行车的地点。每套系统各安设1台GCG500型粉尘传感器, 通过对KJ90NB安全监控软件的设置, 即可判定出产尘源的范围, 利用KJ90-F16井下监控分站远程控制继电器, 进而控制电动球阀的关开, 来实现进、回风巷内的自动喷雾降尘。该系统的功能主要有:①连续监测、实时分析粉尘浓度, 超过规定报警浓度时实现自动声光报警;②当粉尘浓度大于设定的粉尘浓度时, 监控分站发出指令, 继电器动作, 相关联的电动球阀立即启动, 自动喷雾开始降尘, 粉尘浓度降到设定值以下喷雾自动停止。

采用粉尘浓度传感器和采样器测得的粉尘质量浓度对比结果如表2所示。

由表2可见, 采用粉尘浓度传感器测得的粉尘质量浓度值与采样器测得的粉尘质量浓度值最大相差17.6%, 在20%的误差范围内。

2.2 采煤机喷雾水压监测技术

降尘装置的水压越高, 雾化效果越好, 控尘和降尘效果越明显。由于该工作面的风速高, 雾粒直径太小容易被风流吹散起不到好的捕尘效果, 而且在工作面易形成气雾, 影响采煤机司机的视线。因此, 应当有一个最佳喷雾水压力值。经过试验, 水压在8~10 MPa效果较好。为此, 在供水管路上安装KGU9901压力传感器用于监测喷雾水压。

2.3 定时自动喷雾降尘技术

当喷雾过程中巷道有人通过时, ZSG-G热释电光控传感器就有信号输入到监控分站, 断电器输出控制信号控制电动球阀关闭, 等人员通过后, 在设定时间内自动恢复喷雾。

2.4 生产设备状态及粉尘信息的自动监测处理

通过监控软件将粉尘传感器、水压传感器、热释电光控传感器等数据同安全生产监控系统的设备甲烷传感器、电流传感器、开停传感器等数据进行综合分析, 自动生成回采区域内主要设备生产状态、粉尘浓度、供水压力等同步同时段曲线, 为制订降尘措施、优化防尘工艺技术及喷雾参数提供基础数据。

3 结论及建议

1) 在8201综放工作面采用以粉尘超限自动喷雾降尘技术、采煤机喷雾水压监测技术、定时自动喷雾降尘技术、生产设备状态及粉尘信息的自动监测处理等组成的粉尘在线监测监控技术, 实现了粉尘浓度的自动监测和控制, 为矿井的粉尘危害控制及智能化管理创造了条件。

2) 针对工作面风速高、煤尘疏水性强、产尘强度大的特点, 将高压外喷雾降尘技术和KHCG1 (84) 型矿用采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统有机结合组成综合防尘系统, 应用于采煤机上并通过优化组合后得到以下效果:在逆风割煤时采煤机司机位置的降尘效率为93.3%, 采煤机下风流10 m位置的降尘效率为95.3%;顺风割煤时采煤机司机位置的降尘效率为92.3%, 采煤机下风流10 m位置的降尘效率为93.5%。因此, 采用综合防尘系统能有效降低8201综放工作面的粉尘浓度。

3) 综放工作面粉尘在线监测监控及采煤机综合防尘技术设计合理、运行可靠、动作灵敏、抗干扰能力强, 降尘效果显著, 极大地改善了工作面的劳动卫生条件。

4) 在使用过程中由于矿井水硬度太大、水质碱性太重, 在电动球阀内有结垢现象发生。建议加强对矿井水处理技术的研究及应用。

5) 由于煤的疏水性十分严重, 各种措施的防尘效果未能得到充分发挥, 降尘效率虽然达到90%以上, 但工作面的粉尘质量浓度仍然较高。建议在防尘供水中加入对人体健康和煤质等无影响的新型高效湿润剂, 降低水的表面张力, 以提高注水和喷雾的降尘效率。

摘要：采用采煤机高压外喷雾降尘技术和采煤机尘源跟踪高压喷雾降尘技术等, 对采煤机割煤产生的粉尘进行综合治理, 达到了90%以上的降尘效率, 极大地改善了工作面的劳动卫生条件。同时, 在煤矿安全监控系统的基础上, 配套接入与测尘、控尘、降尘相关的传感器和防尘装备, 实现了对粉尘及防尘装备的远程监控。

煤矿矿井综合防尘措施分析 篇9

从煤矿实际生产来看, 在原煤开采中矿井中的粉尘是无法避免的, 当矿井中的粉尘累计到一定浓度得不到缓解和排放, 就会引起爆炸, 进而引发安全事故。为了保证煤矿矿井能够安全生产, 应对煤矿矿井中的粉尘量进行积极控制, 应采取综合措施降低煤矿矿井中的粉尘量, 防止矿井内的粉尘量聚集增多, 减少煤矿生产的安全隐患, 保证煤矿生产能够达到安全指标。基于这一分析, 我们应认真研究煤矿矿井的生产实际, 制定综合防尘措施, 保证煤矿矿井的防尘效果达到实际需要。

2 煤矿矿井综合防尘的必要性

防尘工作的原则是设法减少粉尘发生量和浮尘量, 将粉尘消灭在尘源地点, 尽可能防止其飞扬和进入风流中;同时使已经浮游的粉尘快速沉降下来, 搜集起来, 剩余的粉尘用足够的风量加以稀释排出地面, 但又要防止因风速过大, 使已沉积的粉尘重新飞扬。所以, 在煤矿矿井的实际生产中, 必须对粉尘的危害有一定的认识, 还要在防尘过程中保证防尘除尘工作的彻底性, 防止矿井内的粉尘反复, 提高防尘的整体效果。

分析粉尘产生的来源主要是采掘工作面, 影响粉尘悬浮、飞扬的因素主要是煤炭及岩石的装卸和转载运输以及井巷中风速等。设计中, 对每个采掘工作面、煤岩装载点、带式输送机顺槽、主要运输巷及上仓皮带斜巷、工作面运输顺槽、回风顺槽等主要源尘的地点和粉尘聚集的场所, 采取综合防尘措施和个体防尘措施。在煤矿矿井的防尘工作中, 应对粉尘产生的原因进行深入分析, 应结合实际生产过程, 制定具体的煤矿矿井防尘措施, 保证防尘措施能够发挥积极作用, 能够起到消除粉尘的目的。

因此要采取降尘、除尘和捕尘等综合防尘措施。

3 煤矿矿井综合防尘的主要措施

为了保证煤矿矿井的粉尘能够得到有效控制, 应结合煤矿实际好生产特点, 从以下几个方面采取措施:

3.1 煤层注水

从煤矿的实际生产来看, 矿井内的粉尘主要来源在于煤层在开采过程中产生的煤屑等灰尘, 为了保证煤层在开采中能够有效减少粉尘发生, 应在煤层开采之前和开采过程中, 采取煤层注水的方式, 降低煤层的干燥度, 使煤层表面的灰尘能够溶于水, 保证煤层在开采过程中粉尘量有效降低。目前来看, 煤层注水取得了积极的效果。

3.2 湿式钻眼

除了在煤层开采过程中出现粉尘之外, 在墙壁钻眼过程中也会出现大量粉尘, 钻眼过程中出现的粉尘不但危害了生产的安全性, 还对操作人员产生了较大的粉尘危害。为此, 应同煤层注水一样, 在钻眼过程中, 对所钻位置用水进行润湿, 使钻眼过程中的粉尘能够被水压住, 不至于在矿井中飞扬, 达到控制矿井内粉尘的目的。

3.3 采用水炮泥封孔

在矿井中爆破时, 由于爆破会产生火花, 并且爆破瞬间压力过大, 如果矿井内的粉尘含量过高, 极易引发安全事故。基于这一考虑, 在炮眼爆破时候, 应用水泡泥封堵炮眼, 使爆破过程中飞溅的水汽能够压住矿井内的灰尘, 起到降低灰尘, 提高矿井湿度的目的, 保证矿井生产的安全性, 提高爆破质量, 消除爆破带来的安全隐患。

3.4 喷雾洒水

除了在生产程序中进行防尘操作之外, 还要在生产过程中, 利用喷雾设备, 对矿井内的生产作业环境进行喷雾洒水处理, 保证矿井内的整体湿度满足生产要求, 有效消除矿井内的粉尘, 使矿井内的粉尘得到及时处理, 避免发生粉尘聚集而引发爆炸事故。目前来看, 喷雾洒水是一种有效的防尘除尘手段, 在煤矿矿井生产中取得了积极效果。

一般是在采掘工作面的回风流中, 距工作面30米左右至少设置两道水幕, 水幕能遮盖巷道风流的全断面, 放炮时打开截止阀门, 放炮后喷雾时间不小于30分钟。用以净化风流。从目前煤矿矿井的实际生产来看, 净化风流是一种有效的防尘手段, 能够提高矿井的整体防尘效果, 提高矿井内湿度, 满足防尘要求, 达到安全生产需要。

3.6 冲洗巷壁、清扫和刷白巷道

设计要求采掘工作面在爆破前后, 对距工作面30米范围内的巷道都要进行冲洗。冲洗时, 对巷帮、顶部、底部及巷道支架都要冲洗, 水压一般在0.3~0.4Mpa。井下巷道要定期清扫, 并运出巷道内沉积的粉尘, 防止粉尘飞扬。井下主要巷道及硐室用生石灰水或白泥浆将巷道刷白, 以减少粉尘的聚积和通风阻力, 一般每半年刷白一次。

3.7 确定合适的风量、风速

在煤矿生产中, 需要对矿井内进行送风。但是如果送风量过大、风速高, 就会造成煤矿矿井中的粉尘被吹到空中, 对煤矿中的生产和作业人员造成较大的影响。基于这一考虑, 在对煤矿矿井的送风过程中, 应确定合适的风量和风速, 保证风量和风速既能满足实际生产要求, 又不至于将矿井内的粉尘吹到空中, 起到防尘降尘的效果。

3.8 个体防护

在煤矿生产过程中, 操作人员接触的粉尘最多, 为了保证操作人员健康, 提高矿井内的粉尘控制效果, 应从操作人员做起。操作人员首先应做好个体防护, 应佩戴防尘用具, 例如防尘面罩和防尘口罩等, 防止粉尘吸入人体。其次, 操作人员应按照防尘规范操作, 减少生产中粉尘的出现, 积极落实综合防尘措施, 保证防尘措施发挥积极效果。

3.9 粉尘采样器、呼吸性粉尘测定仪等检查、检测仪器、仪表, 设计中按规定进行配置

除了上述措施之外, 在煤矿矿井中还应对粉尘数量进行监测, 主要应使用粉尘采样器和呼吸性粉尘测定仪等设备, 对粉尘数量进行实时监测, 如果遇到粉尘含量瞬间升高的情况, 应立刻采取有效措施, 将矿井中的粉尘含量, 保障生产安全, 提高煤矿生产的安全性, 消除粉尘带来的安全隐患, 满足煤矿生产的实际需求。

4 结束语

通过本文的分析可知, 在煤矿生产中, 矿井中的粉尘含量对安全生产和操作人员产生了重要影响。只有对矿井中的粉尘含量进行实时监测, 并采取积极的防尘措施, 才能有效消除煤矿生产的安全隐患, 才能提高煤矿生产的有效性和安全性。所以, 我们应认识到煤矿矿井防尘除尘的必要性, 结合煤矿生产实际, 采取综合防尘措施, 保证整体防尘效果达到要求。

参考文献

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