综放工作面粉尘防治技术研究及应用.doc

综放工作面粉尘防治技术研究及应用曹怀轩，李洪先，史之印（兖矿集团东滩煤矿，山东 邹城 273512）摘 要 本文通过对综放工作面产尘源及分布综合分析，对割煤喷雾、跟机喷雾、及根据粉尘测量仪器制顺槽水幕的优化技术进行深入研究及应用，取得显著成果，具有一定的推广应用价值。关键词 综合防尘 自动化 跟机喷雾 微震动综采放顶煤技术具有高产、高效、低耗的优点，但同时带来了产尘点多、产尘量大、粉尘污染严重的问题，不仅会危害职工身体健康，而且在一定条件下还能引起爆炸，严重威胁矿井的安全生产，这与社会和谐发展，改善矿工的作业环境的号召格格不入。因此采煤工作面粉尘的防治是煤矿安全管理的重点工作之一。1概况兖矿集团东滩煤矿1304综放工作面走向长2456m，倾斜宽241.5m，回采3(3上、3下)煤层平均厚8.51m，3下平均厚3.2m，3上与3下煤夹矸厚0.40.7m。工作面截割采用德国进口的SL750采煤机，液压支架采用兖矿集团自主研发的ZFY8500/21/40D两柱式放顶煤支架，并采用pm31型电液控自动系统进行操作。先进的设备为工作面实现高产高效提供了硬件条件，pm31型电液控制系统的使用为工作面实现自动化提供了软件基础。2粉尘来源及分布2.1粉尘来源 (1)原始粉尘。在开采前因地质作用和地质变化等原因而生成的粉尘，存在于煤体和岩体的层理、节理和裂隙之中。1304综放工作面在回采期间先后需要通过39条断层，地质构造较为复杂，断层前后工作面顶板比较破碎，原始粉尘较多。 (2)矿压产尘。在开采过程中，由于受采动影响，在矿压的作用下，煤层中伴随大量因裂隙出现而产生的粉尘。1304综放工作面煤层底板等高线平均为-54.7m，煤层埋藏较深，且轨顺为沿空巷道，顶板压力较大，周期来压顶板压力显现明显，煤炮频繁，产生较多粉尘。(3)工艺产尘。采煤机截割、移架和放煤过程中产生大量粉尘。1304综放工作面回采期间多次对工作面粉尘进行测试显示，工艺产尘是工作面粉尘的主要来源，尤其是割煤和移架产尘，是粉尘的最主要来源，约占产生粉尘总量的85，而割煤产生粉尘占总量的71。 (4)转载产尘。各转载点在卸煤时易造成二次扬尘。2.2粉尘分布 (1)采煤机割煤时不仅产尘量大，而且颗粒细、多为细尘及微尘，加之采煤机道的风速远高于架间及放煤道，因此采煤机产尘难于沉降，影响范围大。从左滚筒中心的上方3m处至右滚筒下方30m范围内，是采煤机产尘导致风流中粉尘浓度最大的区域。 (2)1304综放工作面ZFY8500/21/40D支架主顶梁长，支护空间大，在降架、移架过程中也产生大量粉尘，影响范围从被移支架到下方5m区域。 (3)放煤道风速较低，很难将煤尘从放煤道内带走，主要通过架间间隙扩散至架前。 (4)采煤机截割产生的粉尘、移架粉尘及放煤粉尘最后将在机头汇合，从机头回风隅角至转载机头外l0m范围粉尘浓度较大，作业人员视线差，能见度差，作业环境十分恶劣。3粉尘防治措施 采煤机滚筒内外喷雾水和支架喷雾水由泵站两台清水泵独立供水，其中采煤机滚筒内、外喷雾水泵站额定压力为10MPa，支架喷雾水泵站额定压力为8MPa。轨顺两道水幕水源由支架喷雾清水泵提供，工作面各转载喷雾和运顺水幕水来源于地面向井下输送的自然水，压力约2 MPa。1304综放工作面综合降尘系统见图1。3.1采煤机滚筒内喷雾与外喷雾降尘 目前综放面采煤机降尘的主要方法是采用滚筒内外喷雾系统，即以雾状压力水射流冲击截齿和截齿产尘空间，湿润破碎煤体，捕捉飞扬的粉尘。采煤机滚筒内喷雾系统的喷嘴一般都设置于螺旋滚筒叶片和端盘上，喷雾能包裹整个滚筒。采煤机开动时喷嘴喷雾，截齿实现湿式截割，这样能将煤尘歼灭在产生处附近。外喷雾的喷嘴一般设置于截割部靠煤壁一侧，采煤机截割时外喷雾捕捉飞扬在摇臂附近的煤尘。实践证明，内外喷雾同时并用比单独采用内喷雾或外喷雾的效果提高一倍以上，喷嘴处水压力控制在24MPa为宜，根据泵站距离煤机的距离调整泵的压力，为防止水压不稳定损坏煤机滚筒内水套，一般在煤机位置装设一个降压阀，以保证水压不超过4MPa。仅仅通过采煤机外喷雾与内喷雾很难将截割过程中产生的煤尘完全消灭，传统方法是在煤机下风方向开启几道常开喷雾，人为进行控制，开停比较麻烦。现工作面安装电液控制系统和红外线发射、定位系统，在煤机和支架上分别安装发射器和接收器，根据煤机和支架的位置开关，实现跟机喷雾降尘，支架数和喷雾开启时间在控制系统主机中进行设置。根据1304综放工作面的实际情况(1304工作面为右工作面)，当煤机截割时，在煤机下风方向距右滚筒第2组、第4组及第6组支架的机道喷雾自动开启，跟机喷雾开启时间根据煤机截割速度进行设置，一般为10s。3.2移架自动喷雾降尘液压支架移架产尘也是综放工作面粉尘防治的重点工作之一。ZFY8500/ 21/40D支架主顶梁长，控顶距离大，在反复的降架和移架过程中，顶板的完整性遭到破坏，在降柱移架时支架间产生大量粉尘。采取利用双液控喷雾阀实现移架和喷雾降尘装置之间的联动，降架时，自动开启喷雾降尘，既能及时有效地捕捉移架时产生的粉尘，又不增加工作的操作工序，取得了较好的降尘效果。3.3放煤自动喷雾降尘 1304综放工作面采放比为1：1.46，即割3.7m放5.4m，放煤口也是综采放顶煤工作面的主要尘源之一，由于架后风流速度小，粉尘不易扩散，主要通过架间扩散到架前。放煤装置和喷雾装置采用双液控喷雾阀实现联动，操作收插板或降尾梁时自动开启喷雾，操作伸插板或升尾梁时自动关闭喷雾。 1304综放工作面支架喷雾装置位置关系见图2。3.4破碎机出口喷雾降尘破碎机在破碎过程中也易产生煤尘，由于破碎机为封闭式结构，破碎过程产生的煤尘不易扩散，在破碎机出料口处安设两道喷雾，采用手动控制，每次启动破碎机时开启喷雾。3.5转载喷雾降尘综放工作面在运输机机头、转载机机头和皮带溜煤眼等转载点将产生一定数量的煤尘。为减少各转载点产生的煤尘，在每一个转载点都安设了转载喷雾，同时在转载机机头和皮带溜煤眼处安设防尘棚，使煤尘只能在产尘区域局部范围内扩散，进一步控制了煤尘的飞扬，极大地提高了喷雾降尘的效果，将转载产生的煤尘几乎全部灭掉。为有效控制煤流中的水分，皮带头溜煤眼处安设微震动喷雾，煤量达到一定程度后，喷雾自动开启洒水降尘。3.6水幕喷雾降尘1304综放工作面在进风巷道内安设了两道水幕，一道安设在进风巷入口，为红外线喷雾，另一道安设在机尾外30m附近，为手动喷雾，以上两道水幕开启时，将会捕捉风流中的粉尘，起到净化风流的作用，让更加新鲜的风流进入工作面。 工作面采煤机道、人行道(架间)、放煤道的风流在综放面的回风巷内汇合在一起，粉尘浓度较大。为最大限度地减少回风巷中粉尘浓度，改善回风巷道内工作人员的作业环境，1304综放工作面在运顺安设两道水幕，其中一道安设在煤壁外15m处，由粉尘测量仪控制，当回风流中煤尘达到一定浓度，水幕喷雾自动开启。另一道安设在转载机头外50m附近，为红外线微震动喷雾，根据皮带上煤流量大小选择是否开启，切实提高了喷雾降尘效果。4效果分析通过对1304综放工作面不同时期防尘效果