综采放顶煤工作面防尘现状及发展.doc

综采放顶煤工作面防尘现状及其发展刘斌(开滦(集团) 唐山矿业分公司河北唐山063000)摘要:随着综采放顶煤技术的发展和放顶煤工作面急增,随之而来的是高浓度粉尘对作业人员的身体健康和煤矿安全生产造成严重的威胁。当前,综采放顶煤工作面除沿用普通综采工作面采取的综合防尘措施外,还要采用一些综合的防尘措施。介绍了当前全国综采放顶煤工作面综合防尘技术现状,提出了今后综合防尘技术的发展方向。关键词:综采放顶煤;防尘技术中图分类号: TD714 + 14 文献标识码:B 文章编号:1006 - 0898 (2006) 03 - 0005 - 03 1 前言综采放顶煤是80 年代才在我国迅速发展起来的一种新型厚煤层采煤方法,具有高产、高效、低耗、劳动强度低和经济效益好等优点。但是,随之而来的安全问题也十分突出,特别是高浓度粉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。综采放顶煤采煤方法已在我国30 个矿务局的近70 个工作面采用。由于放顶煤综采产煤量大,又增加了放煤口这一大尘源,因此,放顶煤工作面的粉尘污染比一般综采更为严重。采煤机割煤和放煤平行作业时,尤其是逆风割煤时前滚筒在采煤机上风方向割顶煤其粉尘浓度高达2030g/ m3 ,对工作环境造成严重污染。2 综采放顶煤工作面综合防尘技术现状当前,综采放顶煤工作面除沿用普通综采工作面采取的综合防尘措施外,还研究成功了液压支架移架和放煤磁化喷嘴自动喷雾、刮板输送机处电磁阀控制自动喷雾、破碎机处压气喷雾声波雾化降尘技术、磁化水降尘技术、预荷电高效喷雾等综合防尘技术。2. 1 煤层预注水湿润煤体防尘技术回采前预先注水湿润煤体,是降低煤层开采时粉尘产生量的最有效方法。煤的产尘能力与煤本身的性质有关,也与煤的水分含量及赋存条件等因素有关,对于变质程度和赋存条件特定的煤层而言,煤的产尘能力主要取决于煤的水分含量。煤层注水防尘就是通过提高煤的水分含量。达到降低煤的产尘能力的目的。如阳泉四矿开采15 号缓倾斜厚煤层,煤质较硬(f = 22. 5) ,煤层透气性差,属于难注水煤层,曾使用普通的长钻孔(80100m) 静压注水,效果极不理想。为此,在8312 综采放顶煤工作面的中部沿顶板顺走向开掘一条煤层注水巷道,在该巷道向回风巷和进风巷方向分别打平行于工作面的注水钻孔,进行动压注水试验,取得了较显著的降尘效果。兖州矿务局鲍店煤矿1308 综采放顶煤工作面煤层注水的实践表明,煤体注水达到了比较理想的效果,不仅有效地抑制了煤尘,而且在提高顶煤回收率、延缓自然发火周期等方面均起到了积极的作用。该矿在1308 综放面煤体注水,主要采用了在次生裂缝发育的动压带双巷交错布孔,随采随注的静压注水方法,其降尘率达53 %88 % ,降尘效果明显。2. 2 采煤机上的粉尘控制技术采煤机滚筒割煤及向刮板输送机装煤时产生大量的粉尘,尘源处在采煤工作面的主风流中,位置不断移动,加之片帮冒顶形成一些偶发性尘源,治理难度较大。目前,采煤机上使用的防尘措施主要是内外喷雾。由于采煤机滚筒上的内喷雾喷嘴极易被水锈蚀和堵塞,因此,各煤矿采煤机内的喷雾装置大多不能正常使用。采煤机外喷雾也因喷雾水压力过低,水量不足和喷雾方式不当等原因,使用效果也大多不尽人意。为了改善采煤机上的喷雾降尘效果,潞安矿务局王庄矿在使用的国产采煤机两端设计了一种弹簧喷杆,每根喷杆上安装5 个喷嘴随机喷雾;又在采煤机上靠煤壁侧安装4 个喷嘴进行喷雾。这种外喷雾方式降尘效果良好。在几种防尘措施的综合作用下,工作面粉尘浓度由采取措施前的8001000mg/ m3 降到200300mg/ m3 。在兖州矿务局鲍店煤矿的综采放顶煤的1303 工作面,采煤机除继续使用内喷雾外,还将外喷雾的两个喷头移至采煤5第3 期2006 年7 月水力采煤与管道运输H YDRAUL IC COAL MINING & PIPEL INE TRANSPORTATIONNo. 3J ul. 2006机两个端头,采取1520的俯角安装,以控制和沉降滚筒装煤产生的粉尘,并在采煤机滚筒外侧摇臂处增设一道径向雾屏,以减少粉尘扩散。这样,在采煤机外喷雾和辅助喷雾的情况下与未采取任何防尘措施相比,实测采煤机司机处总粉尘降尘率达到了82. 6 %。2. 3 液压支架喷雾降尘液压支架移架也是工作面粉尘防治的主要对象。利用液压支架和放煤动作联动的自动喷雾降尘装置,即一旦移架,就能自动喷雾降尘,这样既能及时有效地捕集移架时产生的粉尘,又不增加工作的操作工序,取得了较好的降尘效果。2. 4 放煤口的粉尘控制放煤口也是综采放顶煤工作面的主要尘源之一。目前,放煤口的防尘措施主要还是喷雾降尘,少数个别煤矿采取物理化学方法(湿润剂或泡沫) 降尘。从控制方式看,大多是手动喷雾,只有少数煤矿使用了与放煤同步的联控自动喷雾降尘技术。2. 5 破碎机的防尘技术破碎机产尘部位主要在破碎部。防尘的方法是将破碎机的尘源全封闭,在出口处安设压气喷雾喷头,手动阀门控制。采用压气喷雾提高水的雾化效果,同时也提高了降尘效果。2. 6 治理综采放顶煤工作面严重粉尘问题的发展途径要彻底改善我国综采放顶煤工作面的劳动卫生条件,必须本着“治标先治本”及其“治标与治本”同时进行的基本原则进行防尘。3 . 综采放顶煤工作面综合防尘技术发展3. 1 进一步进行煤层注水工艺参数及配套设备的研究我国对煤体注水的研究,经过30 多年的发展,已取得了不少的成果和经验。首先要根据综采放顶煤的具体特点和开采煤层的特征,试验研究或制订适合于开采煤层的注水方式和参数,使注水能真正起到充分湿润煤体的作用,从而显著降低割煤、放煤时的粉尘产生量。对于某一特定开采煤层而言,其水分含量与产尘能力之间呈线性负相关关系,当煤的水分含量达到饱和含水率时,产尘能力最低。所以要针对开采煤层特征和采煤工艺的特殊性采取相应的注水方式和参数(包括选用适宜的湿润剂) ,使煤层预先注水真正收到较好的防尘效果。同时,对于厚煤层,应进一步研究能适应打长钻孔的钻机和钻具,研究注水钻孔的合理布置方式,以便在煤层的厚度方向打双排钻孔或上下交错的钻孔,实现湿润全工作面的煤体,提高注水降尘的效果。3. 2 加强采煤机防尘措施的研究如何完善和改进采煤机的内外喷雾系统,使其充分地发挥作用,也是提高喷雾降尘效果的重要方面。另外,采煤机结构设计不同也直接影响割煤时的粉尘发生量,研究表明,采用深截齿割煤比采用浅截齿割煤块度大,所产生的呼吸性粉尘较少;截齿的数量、截齿的形状和截齿截入煤壁的方式均是影响粉尘产生的因素。同时,滚筒的断面形状和直径也影响产尘量的发生,选择恰当直径的滚筒,可避免截割不必要的顶低板,可大大减少细微粉尘的产生。在英国、西德、美国、前苏联等国家先后进行了“吸尘滚筒”的研究。英国的“吸尘滚筒”是根据高压水射流的引射原理,将小型引射器均匀布置在滚筒轴附近的圆周上,当水从喷嘴喷出时,含尘风流通过引射器沿滚筒向工作面采空区方向运动,粉尘通过引射器时被湿润凝聚而沉降,减少了粉尘飞扬。西德研制的“吸尘滚筒”所采用的工作原理仍然是高压水射流的引射效应。我国也应在借鉴国外煤矿防尘技术经验的基础上,设计研究试验适合于我国煤矿具体特点的吸尘滚筒,使其有效地控制采煤机割煤时产生的大量粉尘,从根本上改善综采放顶煤工作面的劳动卫生条件。此外,提高喷雾压力是解决喷嘴堵塞和加大喷雾降尘强度的有效措施之一,而我国多数矿井降尘用的供水压力较低,因此,有必要研制机载式体积小的增压泵,提高喷雾压力。研究采煤机外喷嘴合理布置方式,使其形成水喷雾封闭罩,阻止煤尘向外飞扬。3. 3 进一步完善和提高移架和放煤的防尘措施对已研制成功的多功能控制阀和喷雾系统应大力宣传和推广使用,在进一步试验的基础上,使产品定型并系列化,以适应各类自移支架和高、中、低放煤的条件。在喷雾方法上应不断完善提高,特别是要强化在移架和放煤前预先湿润碎煤、矸石的喷雾。供水和喷嘴的布置要满足放煤时高强度喷雾的需要,充分抑制粉尘的飞扬。3. 4 开发新型粉尘检测技术及仪表粉尘检测是粉尘灾害治理极为重要的组成部分,主要任务是准确检测作业场所的粉尘状况,指导选用合理的降尘措施,准确检测各种防尘措施的运行状况和评价这些防尘措施的防尘效果。为了实现上述目的,必须改进我国煤矿现行的(下转第8 页)62006 年7 月水力采煤与管道运输第3 期合区煤层资源按用户质量要求进行合理配采,才能提高原煤入洗率,进而达到精煤产率的提高, 这样,既适应市场的要求,使用户满意,经济效益又提高了。因此,在生产中,要充分调动工程技术人员的积极性,改进生产工艺,在提高回采率的同时提高精煤产率,以获得最大经济效益。6 发展煤炭深加工、精加工,提高产品附加值,优化产业结构先进的煤炭深加工、精加工技术,不但可以提高资源利用率,还可以构建以资源为依托的完整产业链,优化产业结构,从而实现企业的可持续发展。过去,煤矿企业经济增长的方式,只是以提高产量来实现,随着生产的发展与市场要求的变化,煤炭产品的利用方向向多元化发展,积极发展深加工、精加工,增加产品品种,提高产品质量,来满足市场需求,是现今及将来企业实现经济增长的途径,并且可使企业构建完整的产业链,增强发展潜力。7 加强监督、管理,促进资源的合理开发利用在市场经济条件下,政府对企业的管理职能弱化。虽然国家为保护资源,制定了一系列法规条例,但近年来由于种种原因,未能很好地实施。加强有关法律法规的实施,督促企业科学合理地利用资源,并对开发利用方面的重点难点问题集中攻关,才能有效地帮助企业提高资源利用水平,增强企业的可持续发展潜力。8 结论综上所述,煤炭资源是煤炭企业发展的重要物质基础,资源不可再生,企业应从多方面着手去提高资源利用率,珍惜有限的资源。政府职能部门也需不断加强有关法规条例的制定和实施工作,促进资源的合理开发利用,从而保证企业的可持续发展,推进国民经济的稳步增长。作者简介:王彦臣(1963 - ) ,男,开滦唐山矿业分公司采煤工程师,1988年毕业于黑龙江矿业学院采煤工程系。收稿日期:2006 - 03 - 27(上接第6 页)测尘方法和检测仪表,尤其是应加快研制具有先进水平的呼吸性粉尘测定仪。同时有必要研制煤矿粉尘浓度连续监测装备,与环境监测系统配套,用于粉尘管理、综合防治及防尘装备运行状况的连续监测。3. 5 加强防尘工作的科学管理和立法我国国有重点煤矿中86 %有煤尘爆炸危险性,地方国有煤矿中42 %有煤尘爆炸危险性,一旦发生煤尘爆炸,其破坏性是很大的,人员伤亡也是惊人的;目前,我国煤矿矽肺病人数已达40 万,并且仍以每年8000 人的速度增长;还有大量的矿井粉尘排入地面,污染大气。所以,在提高防降尘技术,加大防尘资金投入,采用先进装备和防降尘措施的同时,必须加强技术培训工作,提高作业人员的素质,使广大职工真正认识到粉尘对人体健康的严重危害性,掌握防尘知识和技术措施,增强对防尘工作的自觉性也是各煤矿领导和广大科技工作人员的责任。此外,必须强化粉尘防治的立法和管理工作,严格管理制度,才能尽快使煤矿各生产场所粉尘浓度达到或接近工业卫生标准。4 结束语目前,放顶煤工作面的防尘研究还是很不够的,传统的煤层预注水方法和工作洒水喷雾降尘的方法还需要进一步研究,以提高降尘的效果。同时还要加强对工作面捕尘、降尘和导尘的研究,以保证工人工