綜采工作面防塵技術(shù)的研究與應(yīng)用

郝瑞娟 韓 帥 王 銘

(山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院)

綜采工作面防塵技術(shù)的研究與應(yīng)用

郝瑞娟 韓 帥 王 銘

(山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院)

礦井粉塵一直是危害職工健康的首要因素，也是阻礙礦井安全生產(chǎn)的重要因素。隨著煤礦對(duì)安全的重視程度越來(lái)越高，對(duì)職業(yè)衛(wèi)生和勞動(dòng)保護(hù)工作的不斷加強(qiáng)，煤礦防塵技術(shù)就成為了關(guān)鍵，并受到越來(lái)越多的關(guān)注。通過(guò)對(duì)綜采工作面防塵相關(guān)技術(shù)和裝置的研究，以通風(fēng)除塵、濕式除塵等理論為基礎(chǔ)，采取不同的防塵技術(shù)并在翟鎮(zhèn)煤礦綜采工作面進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，能夠有效降低粉塵濃度，減輕煤塵危害，同時(shí)也為煤礦安全生產(chǎn)提供保障。

綜采工作面 防塵技術(shù) 降塵率

煤礦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生粉塵不可避免，尤其是在綜采工作面，機(jī)械化操作往往產(chǎn)生大量的高濃度粉塵并堆積。過(guò)多的粉塵對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)及人員的身體健康造成了很大威脅。一方面，職工長(zhǎng)期作業(yè)于粉塵環(huán)境中，易引發(fā)職業(yè)病(呼吸道炎癥甚至是肺病)[1-2]；另一方面，大量煤塵積聚很容易導(dǎo)致爆炸，在一定程度上會(huì)給企業(yè)和國(guó)家造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[3]。經(jīng)實(shí)踐證明，做好粉塵防治工作，必須預(yù)防與綜合治理相結(jié)合。通過(guò)詳細(xì)研究綜合防塵技術(shù)，并在翟鎮(zhèn)煤礦11103綜采工作面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了顯著效果。

1 綜采工作面產(chǎn)塵來(lái)源

產(chǎn)塵是煤炭破碎過(guò)程中的固有特性，伴隨著采掘的整個(gè)過(guò)程[4]。由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐總結(jié)，粉塵的產(chǎn)生主要存在于以下工作環(huán)節(jié)：

(1)在切割煤層環(huán)節(jié)中，采煤機(jī)工作時(shí)，不可避免地破壞巖層導(dǎo)致截?cái)嗝嫣幤扑榈纳喜棵?巖)急速下落，在各處產(chǎn)生大量碎煤及濃度不同的粉塵，并從底板向四周快速擴(kuò)散于空氣中，此外，在滾筒強(qiáng)力切割時(shí)會(huì)帶動(dòng)部分粉塵暫附于滾筒之上隨之移動(dòng)。

(2)在機(jī)組與溜子之間，受通風(fēng)狀況等影響，粉塵借風(fēng)流上行，易擴(kuò)散于通道中并向外流動(dòng)，影響四周。

(3)采煤機(jī)及運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)載運(yùn)輸流程中，受相互間機(jī)械摩擦影響，易產(chǎn)生煤塵。

(4)采煤支架用于各處煤層支護(hù)，隨采煤點(diǎn)移動(dòng)經(jīng)常移架、降架，移降過(guò)程中會(huì)帶動(dòng)大量粉塵。

2 綜采工作面防塵技術(shù)及裝置

(1)采煤機(jī)水電聯(lián)動(dòng)裝置。在采煤機(jī)安設(shè)噴霧裝置后，如不能有效控制系統(tǒng)的噴灑狀態(tài)，有無(wú)水時(shí)采煤機(jī)一樣正常工作，將不能起到很好的降塵效果。為此，采用水電聯(lián)動(dòng)閉鎖裝置，噴霧系統(tǒng)與采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)閉合相連，若水路出現(xiàn)故障，則直接影響采煤機(jī)正常工作，由此必須檢查維修。這樣可最大效率地應(yīng)用噴霧防塵裝置。

(2)采煤機(jī)內(nèi)外噴霧裝置。采煤機(jī)的切割運(yùn)轉(zhuǎn)是產(chǎn)生煤塵的重要原因，為抓源頭、控?cái)U(kuò)散，在采煤機(jī)上安置內(nèi)外噴霧裝置，從煤塵產(chǎn)生之初開(kāi)始降塵、滅塵、控蔓延。噴霧裝置的安設(shè)要特別考慮其各項(xiàng)條件，如水壓，噴嘴的數(shù)量、形狀、安置方向，水質(zhì)等，只有配置合理，才能發(fā)揮最大效能，達(dá)到最佳效果。

(3)光電噴霧裝置。對(duì)于電磁閥的開(kāi)關(guān)，借助光束傳感器來(lái)控制，用感應(yīng)功能替代人工開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)架間噴霧的自動(dòng)感應(yīng)化，具有響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)。此項(xiàng)對(duì)架間噴霧裝置的優(yōu)化改進(jìn)技術(shù)，節(jié)省了人力、物力，提高了效率。

(4)新式移架、降架噴霧裝置。工作原理：降下立柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)迫使A腔打開(kāi)，液體受到壓力經(jīng)雙向鎖流入液口，從而帶動(dòng)閥芯打開(kāi)，液體自然流到閥組，當(dāng)A腔打開(kāi)時(shí)，因?yàn)橐桓?0 mm的膠管接入了雙向鎖4，而液口3連接架間噴霧，所以B腔也隨之打開(kāi)，兩者構(gòu)成了回路，使得降柱的同時(shí)防塵管路能夠自動(dòng)打開(kāi)。把一個(gè)單向交替閥加在本架的回液管路上，并使一個(gè)腔閉住，從而避免了本架受外部回液的影響。為防止降架時(shí)操作受到影響，把一個(gè)可量度打開(kāi)其1/5的球閥安裝在立柱上腔與雙向鎖之間，雙向鎖受液體影響，以剛好被打開(kāi)為適宜。見(jiàn)圖1。

圖1 新式移架、降架噴霧裝置示意

(5)轉(zhuǎn)載點(diǎn)自動(dòng)噴霧裝置。采煤工作面的各個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn)處易引起煤塵飛揚(yáng)擴(kuò)散，因此噴霧裝置的安裝十分必要，同時(shí)，可靈活應(yīng)用電磁閥，把開(kāi)關(guān)接入轉(zhuǎn)載機(jī)，噴霧裝置開(kāi)停與轉(zhuǎn)載機(jī)電機(jī)相連，并受其控制影響，從而方便操作。

(6)紅外線噴霧網(wǎng)式撲塵器。為控制粉塵的擴(kuò)散，在巷道截?cái)嗝嫣幵O(shè)一噴霧網(wǎng)式撲塵器，為避免影響行人通過(guò)，安裝紅外線探頭控制開(kāi)關(guān)。用雙層紗網(wǎng)覆蓋巷道斷面，并安設(shè)一道凈化水幕，距離其后方0.3 m處，水幕受紅外線感應(yīng)開(kāi)啟，噴灑到紗網(wǎng)上形成一層水幕簾，阻截煤塵，達(dá)到降塵目的。見(jiàn)圖2。

圖2 紅外線噴霧網(wǎng)式撲塵器示意

(7)旋轉(zhuǎn)式噴霧技術(shù)。主要是以水壓為動(dòng)力帶動(dòng)噴霧旋轉(zhuǎn)，從而增加水霧與巷道空氣中粉塵的接觸度，并且增加了水的霧化效果，達(dá)到多層面凈化的目的。

(8)個(gè)體防護(hù)裝備。隨著科技的發(fā)展和安全防護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，個(gè)體防護(hù)用具取得很大的改進(jìn)。最初的防塵效果不佳的面紗口罩逐漸被新式的化纖濾料自吸式防塵口罩、過(guò)濾式送風(fēng)防塵口罩所替代，并隨之配以氧吧、呼吸機(jī)等多種安全清潔的防護(hù)用品，為員工的健康提供更有效的保障[5-6]。

(9)煤層注水技術(shù)。煤層注水也是降塵、防塵不可缺少的常用措施，通過(guò)預(yù)先在煤層內(nèi)注水，濕潤(rùn)煤層，滲透其內(nèi)，填補(bǔ)煤層孔隙，從而增加塵粒之間的黏著力，挖掘開(kāi)采時(shí)減少霧塵的產(chǎn)生及飛揚(yáng)。煤層注水技術(shù)需要考慮煤層實(shí)際情況，合理考量各項(xiàng)參數(shù)，選取合適的工藝設(shè)備。

3 礦井綜合防塵技術(shù)的應(yīng)用

選取翟鎮(zhèn)煤礦11103綜采工作面為試驗(yàn)對(duì)象，檢驗(yàn)防塵技術(shù)的應(yīng)用效果。在11103綜采工作面回風(fēng)出口外10 m處安設(shè)采煤機(jī)內(nèi)外噴霧裝置、采煤機(jī)水電聯(lián)動(dòng)噴霧裝置、光電噴霧裝置、移降架噴霧裝置、大口徑煤層注水裝置、轉(zhuǎn)載點(diǎn)自動(dòng)噴霧裝置、紅外線噴霧網(wǎng)式撲塵器和旋轉(zhuǎn)式噴霧裝置。

為更好地對(duì)比降塵效果，結(jié)合防塵裝置在現(xiàn)場(chǎng)的使用，以及應(yīng)用防塵水、添加防塵劑的降塵情況，分別測(cè)定3種狀態(tài)下的粉塵情況：

(1)原始狀態(tài)下，不借助噴霧裝置。

(2)開(kāi)啟各類噴霧防塵裝置，并使用普通防塵水。

(3)添加濃度狀態(tài)分別為0.3‰、1‰、1.3‰的降塵添加劑后，正常使用煤機(jī)噴霧綜合防塵裝置。

表1 采煤工作面粉塵濃度對(duì)比分析

由表1可知，使用防塵裝置和普通防塵水的狀態(tài)較未使用綜合防塵技術(shù)狀態(tài)，全塵濃度與呼塵濃度分別降低了77.01%，87.13%。添加不同濃度防塵劑后，其降塵效果與普通防塵水降塵效果相比，添加0.33‰濃度的降塵劑于防塵水中，全塵濃度降低了72.1%，呼塵濃度降低了69.2%；添加1.09‰濃度的降塵劑于防塵水中，全塵濃度降低了76.5%，呼塵濃度降低了72.1%；添加1.33‰濃度的降塵劑于防塵水中，全塵濃度降低了73.7%，呼塵濃度降低了74.5%。3種濃度下與未使用綜合防塵技術(shù)情況下的全塵濃度與呼塵濃度相比，分別降低了93.6%、96%，94.6%、96.4%，94%、96.7%。

由此可見(jiàn)，采煤工作面應(yīng)用綜合防塵技術(shù)取得了顯著的成效，同時(shí)，降塵劑的使用也大大提高了降塵效果，使得降塵率由原來(lái)的77.01%提高到93.6%以上。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)表明，工作面降塵的幅度與降塵劑的使用濃度不呈正相關(guān)關(guān)系，而是呈現(xiàn)一定的曲線關(guān)系?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，礦井綜采工作面防塵技術(shù)應(yīng)用降塵劑的濃度控制在1‰左右為最佳。

4 結(jié) 論

基于現(xiàn)行的綜采工作面防塵技術(shù)，采用水電聯(lián)動(dòng)閉鎖裝置、光束傳感器、紅外線噴霧、新式移降架噴霧裝置等先進(jìn)設(shè)備，并結(jié)合降塵劑的使用，取得了良好的應(yīng)用效果，降塵率大幅提高，為井下人員提供了良好的作業(yè)環(huán)境，為抑塵、防塵、減少粉塵危害提供了可靠保障。

[1] 馬振雨.礦井粉塵危害及其治理初探[J].科技促進(jìn)發(fā)展:應(yīng)用版,2012(2):1-2.

[2] 任萬(wàn)友.關(guān)于煤礦綜采中粉塵治理措施的研究[J].科技與企業(yè),2013(21):127-128.

[3] 王政宏.綜掘工作面粉塵治理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].煤礦機(jī)械,2012(6):25-26.

[4] 李 絢.綜掘工作面粉塵綜合防治技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(36):91-92.

[5] 支學(xué)藝,何錦龍,張紅嬰.礦井通風(fēng)與防塵[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[6] 陳 軍.煤礦采掘工作面粉塵防治技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)學(xué)報(bào),2013(10):33-34.

2014-11-06)

郝瑞娟(1988—)，女，碩士研究生，266590 山東省青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)前灣港路579號(hào)。