综放工作面防尘技术的应用.doc

综放工作面防尘技术的应用山西潞安集团司马煤业有限公司位于山西省长治市西南部，距离市区11公里，是山西潞安集团的一个新建矿井。司马矿井设计生产能力150万吨/年，井田面积29.494km2，可采储量96.56Mt，服务年限50年，煤质为易选的瘦煤、贫瘦煤，是国内外市场紧缺的优质炼焦配煤和优质动力用煤，公司现采3#煤层，煤尘经鉴定具有爆炸性。采煤工作面采用综合机械化低位放顶煤回采工艺。在矿井使用高产高效技术生产的同时，采煤工作面高浓度煤尘对作业人员的身体健康和煤矿安全生产造成了严重的威胁。矿井煤尘的危害性主要表现在引起工人患尘肺病、发生煤尘爆炸事故、影响作业安全和危害矿区周围的生态环境等多方面。其中采煤工作面产生的浮游煤尘量占矿井浮游煤尘总量的4580，因此采煤工作面的防尘工作更是重中之重。综放工作面有三个主要尘源：一是采煤机割煤时产生大量煤尘，二是液压支架的降柱、移架和放顶产生很多煤尘，三是运输过程中产生的煤尘。针对这些尘源，我公司对1106综放工作面应采取了如下综合防尘措施进行治理：一、煤层预注水湿润煤体防尘技术回采前预先注水湿润煤体，是采煤工作面防尘的基础，是降低煤层开采时煤尘产生量最有效的方法，是实现预防为主、本质治理煤尘的有效途径。煤层注水是将水注入即将回采的煤层中，使之沿着煤的裂隙包围被分割的煤体，并借助于在煤的孔隙中形成的毛细管压力及水的重力作用向煤体内部渗透，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。煤层注水防尘就是通过提高煤的水分含量，达到降低煤体产尘能力的目的。我公司近几年一直采用采煤工作面预注水方法进行降尘，为保证煤层注水工作不影响工作面的正常回采和煤层注水的效果，选择长钻孔煤层注水方法进行工作面注水。在工作面风巷和运巷靠煤墙分别打平行于工作面且超前工作面50m的双向注水钻孔。依据封孔器的尺寸大小和钻机的主要技术参数钻孔直径定为42mm。钻孔长度的选择应考虑煤层透水性、工作面长度、钻机性能等因素，双向布置钻孔时，钻孔长度应按公式计算：Lk=Lg/2M式中Lk为钻孔长度（m），Lg为工作面长度（m），M为与煤层透水性等有关的系数，取15m。根据煤层透水性、煤层厚度、钻孔布置方式以及实际经验确定钻孔间距为20m。钻孔角度与煤层倾角一致，应使钻孔始终保持在煤层内，考虑钻孔下沉，钻孔选在距底板1.5m以上处开口。注水时，每次风运巷两个钻孔同时注水，由风运两巷静压三通阀门处接出水管，然后在每个孔的注水管路上接流量表、压力表，最后再接封孔器进水口，水由封孔器出水口流入钻孔（注水压力控制在1.6Mpa左右效果较好）。为使煤层达到充分湿润，注水流量选择1.2m3/h，计时注水，直到煤壁挂汗或根据压力、流量变化情况判断可停注为止。经实践证明，煤层注水降尘率可达6070%。二、机组喷雾降尘机组喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种喷雾方式。内喷雾的喷嘴安在滚筒上，外喷雾的喷嘴安装在截割部箱体和摇臂上。机组喷雾用水采用井下喷雾泵站供水。机组喷嘴喷雾压力要达到2.0Mpa8.0Mpa，喷雾的有效射程要大于等于2.0m，雾流的雾化粒度要小于等于150m。机组喷雾利用喷嘴把压力水高度扩散，使其雾化，形成水幕，将煤尘拦截、凝结并使其沉降，并具有冲淡瓦斯、冷却截齿、湿润煤体和防止截割火花等作用。三、采煤机负压二次降尘采煤机割煤和装煤会产生大量的煤尘，再加上产尘点处在工作面的主风流中，煤尘极易扩散，不仅严重恶化作业环境，而且损害作业人员的身心健康。采煤机上使用的防尘措施主要是内、外喷雾，虽然喷雾水采用的是井下喷雾泵站供水，但是常常出现喷雾泵流量不足、喷雾泵压力不高等问题，再加上采煤机割煤时内、外喷雾喷嘴容易堵塞，喷雾效果极不理想，很难达到割煤时控制煤尘扩散的效果。由于现场条件下，采煤机的内、外喷雾系统无法进行大的改造，因此为了改善作业人员的作业环境，减小煤尘对作业人员身心健康的损害，我们决定在1106工作面采煤机上加装负压二次降尘器。采煤机负压二次降尘器主要由高压水泵、供水自动控制水箱、负压二次降尘装置及高压管路等组成。采煤机负压二次降尘器，利用设置在工作面运巷由高压水泵、供水自动控制水箱组成的高压泵站，将低压水转化成高压水并通过沿运巷至工作面敷设的高压管路输送到布置在采煤机两端头上的负压二次降尘装置；负压二次降尘装置将供给的高压水，转化成控制采煤机滚筒割煤产尘源向外扩散的汽雾屏障和局部含尘风流净化除尘系统，实现对采煤机割煤产尘的就地净化、阻止和减少煤尘向外扩散。1106作面的采煤机装上负压二次降尘器后，运行状况良好，具有较好的降尘效果，工作面粉尘浓度大幅度降低，明显改善了采煤工作面的作业环境，减小了煤尘对作业人员身心健康的危害。为了更确切地了解该负压二次降尘器的除尘效果，我们在1106综采工作面进行了粉尘测试，测试结果如下：1106工作面使用前粉尘浓度（mg/m3）使用后粉尘浓度（mg/m3）降尘率（%）总粉尘呼吸尘总粉尘呼吸尘总粉尘呼吸尘采煤机司机位18663812256.4565.08采煤机割煤230781023055.6561.54四、新型液压支架移架和放煤自动喷雾降尘液压支架移架和放煤工序是综放工作面仅次于采煤机割煤的主要尘源。为了降低移架和放煤工序的产尘量，在移架和放煤时必须采取有效的防尘措施。我们的办法是在工作面支架间安设一路D25mm的高压胶管，接喷雾泵站供支架间自动喷雾装置喷雾供水使用，在每组支架上安装新型液压支架自动喷雾降尘装置，在移架和放煤时通过联动阀来实现自动喷雾降尘。该装置具有如下特点：（1）将控制液和水路分开闭锁，不会产生窜液现象。（2）可以实现联喷功能，即本架喷雾喷的同时相邻下一架喷雾也同时喷，这样可以更好地控制煤尘扩散。（3）当液压支架控制压力较低时也能可靠打开水阀喷雾降尘。（4）装有手动喷雾开关，在自动喷雾出现故障时，可以通过手动喷雾开关打开喷雾。（5）喷雾喷嘴使用扇型喷嘴，有效射程大于2米，扩散角为110度，雾化效果好，架间前后喷雾喷嘴与水平面成45度夹角。在支架上安装液压支架自动喷雾降尘装置既能及时有效地捕捉移架和放煤时产生的煤尘，又不增加生产工艺的操作程序，降尘效果明显。五、风流净化水幕粉尘传感自动喷雾装置降尘综采工作面进、回风巷分别设两道净化水幕，里净化水幕距工作面不超过30米，在机组割煤时必须开启，外净化水幕距全压回风口不超过50米，安装规格是:喷头间距为300mm-500mm，喷头应与迎风方向成45度角。水幕能封闭全断面，灵敏可靠，无堵眼，雾化好，使用正常，喷头及管路连接不漏水，开关要设在巷道行人帮。为了更有效降低工作面回风巷中的粉尘浓度，我们在工作面回风巷里净化水幕上安装了粉尘传感自动喷雾装置，该装置主要由主控器、电动球阀、粉尘传感器三部分组成。该装置的粉尘传感器主板采用高精度激光对射，检测通光量的变化来间接地监测粉尘浓度，可输出与现场粉尘浓度相关的0-3.8V的电压模拟量，实现依据现场粉尘浓度自动防尘的目的。依据机组割煤时工作面回风巷中的粉尘浓度值来设定主控器的防尘启动电压值，当粉尘浓度达到或超过设定电压值时，净化水幕自动打开，当粉尘浓度低于设定电压值时，20秒后，净化水幕自动关闭。如果粉尘浓度一直超限，净化水幕将一直工作。通过在工作面安设风流净化水幕，可以有效降低工作面风流中的粉尘浓度。六、捕尘网降尘在工作面回风巷的里净化水幕下风侧安设全断面金属框架加封8目的钢丝网做成的捕尘网，飞扬的煤尘经过捕尘网时，由于吸附粘连作用，使大部分煤尘粘附于钢丝网上。同时，在里净化水幕雾流的作用下，一部分煤尘在还未经捕尘网就已经被雾流捕捉，一些吸附在捕尘网上的煤尘被喷雾水流冲刷落地，具有明显的捕尘效果。七、通风排尘综采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。一般最佳排尘风速约为1.5-2.2m/s，但采取有效防尘措施后，最佳排尘风速将有所增加。为适应高风速通风状况，必须加强煤层注水等综合防尘措施，以降低综采工作面的煤尘浓度。八、个体防护虽然已经有了以上很多的防尘措施，但是作为粉尘防治的最后一道防线，个体防护仍然是不容忽视的重要一环。通过佩戴劳动保护用品，可以有效防止粉尘对作业人员的危害，大大减少尘肺病的病发率。结论通过对1106综放工作面采取防尘控尘措施，在减少了工作面风流呼吸性粉尘含量的同时，还大大改善了工作面的工作环境和气候条件，为井下作业人员提供了良好的作业环境，杜绝了事故的发生。第 7 页 共 7 页