淺談特厚煤層綜放工作面的綜合防塵治理

李高峰

摘 ?要：該文以塔山礦8210工作面為例，分析了特厚煤層綜放工作面產(chǎn)塵特點(diǎn)，介紹了采取的動(dòng)壓煤層注水、架間智能噴霧、風(fēng)水聯(lián)動(dòng)水幕、個(gè)體防護(hù)等綜合防塵措施后，產(chǎn)塵點(diǎn)降塵效率達(dá)到了85% 以上。另外，產(chǎn)塵點(diǎn)采用智能降塵設(shè)施后，還達(dá)到節(jié)支降耗的目的，間接提高了煤礦經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：特厚煤層;綜放工作面;粉塵;綜合治理

1、引言

綜采放頂煤是當(dāng)前我國進(jìn)行厚煤層開采施工的重要方式，與分層開采方式對(duì)比來看，其具備較高的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢。雖然該開采方式具備高效、低耗、強(qiáng)度低等優(yōu)勢，但是在實(shí)施的過程中卻容易產(chǎn)生過量的粉塵，嚴(yán)重危及工作人員的生命健康與安全，同時(shí)也容易引發(fā)嚴(yán)重安全事故，所以需要提起足夠的重視。

塔山礦綜采工作面平均厚度為13.53m，為黑色，半亮型，玻璃光澤，較堅(jiān)硬煤層，采用低位綜采放頂煤方法開采，采煤高度3.5m，放煤高度14m，采放比為1：4。由于采用綜采放頂煤的采煤方法且受煤質(zhì)影響，工作面產(chǎn)塵量較大，雖然采取了通風(fēng)排塵、噴霧降塵、個(gè)體防護(hù)等措施進(jìn)行治理，但效果不是很明顯。因此，需要進(jìn)行對(duì)工作面各產(chǎn)塵點(diǎn)綜合防治，才能達(dá)到粉塵的有效治理。

2、綜放工作面的產(chǎn)塵特點(diǎn)及現(xiàn)狀

特厚煤層綜放開采施工中所產(chǎn)生的粉塵主要來自于如下幾個(gè)方面：采煤機(jī)隔煤粉塵、放煤塵源、破碎塵源等，這些過程所產(chǎn)生的塵量都比較大，給正常開采施工產(chǎn)生加到的影響，其強(qiáng)度高且不集中，并且持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)。

塔山礦8210綜放工作面原有的除塵裝置有：采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、支架間噴霧、轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧等，各個(gè)系統(tǒng)都是獨(dú)立的，而且需要人工開啟，有時(shí)候工人開啟不及時(shí)，造成工作面粉塵濃度超標(biāo);有時(shí)候關(guān)閉不及時(shí)，惡化工作面作業(yè)環(huán)境，同時(shí)又會(huì)造成煤質(zhì)下降，影響經(jīng)濟(jì)效益。

3、綜放工作面綜合防塵技術(shù)創(chuàng)新體系

3.1 動(dòng)壓煤層注水

工作面采用綜采放頂煤的方法開采，若將普通綜采面應(yīng)用的煤層注水技術(shù)拿來應(yīng)用，則達(dá)不到相應(yīng)的效果，根據(jù)塔山礦開采煤層的煤質(zhì)特點(diǎn)，有針對(duì)性對(duì)煤體的可注性、潤濕半徑等進(jìn)行了深入研究。

1、注水方式及鉆孔參數(shù)選擇

（1）注水系統(tǒng)選擇

供水采用單孔動(dòng)壓注水方式，即從靜壓水池到主平峒再到1070皮帶巷分別到工作面順槽巷的3BZ—SZ高壓柱泵再接至單個(gè)注水鉆孔。

（2）鉆孔施工及鉆孔參數(shù)

① 開孔位置：第一個(gè)鉆孔距工作面100米的位置，距離巷道底部1.5米的位置上進(jìn)行鉆孔，其間隔距離設(shè)定為25米，與巷道保持90度夾角，傾角為6.2度，長度為138米，鉆孔直徑65mm。根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)，將鉆機(jī)合理的布置，按照鉆進(jìn)施工工藝進(jìn)行鉆孔施工，確保其不會(huì)出現(xiàn)過大偏差的問題。

② 鉆孔長度：

工作面長為207米，根據(jù)公式（L= 2/3*L1/cosa）計(jì)算，鉆孔深度為138米。

④ 鉆孔間距和直徑：

經(jīng)過測算，鉆孔間距一般為25米時(shí)，就能達(dá)到鉆孔周圍煤體潤濕的要求。鉆孔直徑：65mm。

⑤ 封孔方法：采用封孔器封孔，封控長度為12米。

（3）注水方式：使用長鉆孔動(dòng)壓注水施工方式，主要是在工作面向煤層中傾斜一定角度來進(jìn)行注水施工。

2、注水要求

① 鉆孔注水量，每個(gè)鉆孔注水量按下式計(jì)算：

Q=1.3%×R×h×L× 噸，根據(jù)計(jì)算每個(gè)鉆孔的注水量為336噸。

② 注水時(shí)間：注水時(shí)間要求超前開采100米。

3、采用動(dòng)壓注水方法的創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）在鉆孔布置上，結(jié)合煤體潤濕半徑、8210工作面地質(zhì)條件、煤質(zhì)等因素，綜合考慮鉆孔的數(shù)量、規(guī)格及位置，做到布孔合理，效果明顯，確保了工作面推進(jìn)到位前煤體的潤濕。

（2）在注水壓力上，結(jié)合工作面地質(zhì)條件、煤質(zhì)特點(diǎn)及一定的試驗(yàn)結(jié)果，選擇了符合工作面實(shí)際情況的煤體注水壓力，保證的注水的效果。

（3）在封孔上，不用傳統(tǒng)的水泥砂漿或聚氨酯封孔，而采用新式的封孔器進(jìn)行封孔，保證了注水鉆孔的嚴(yán)密性。

3.2 實(shí)現(xiàn)放煤、移架的智能噴霧系統(tǒng)

塔山礦8210工作面智能噴霧系統(tǒng)降塵系統(tǒng)采用國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)架間與移架的智能化噴霧，對(duì)工作面采煤機(jī)或移架作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的大范圍高濃度粉塵實(shí)現(xiàn)多道阻隔和高效除塵。

該系統(tǒng)功能：可以在移架、落架、放煤時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧降塵，且在支架的后部、中間、前段各設(shè)一道全覆蓋范圍的噴霧裝置，還可由人工進(jìn)行遙控開機(jī)，并在采煤機(jī)下風(fēng)端形成數(shù)條隨采煤機(jī)移動(dòng)的水幕，來有效降低粉塵的濃度和阻擋粉塵擴(kuò)散，由于噴灑點(diǎn)的位置及噴霧量可合理設(shè)置從而達(dá)到用最少水量實(shí)現(xiàn)最佳除塵效果的目的。大體實(shí)施如下：

1）、隨采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)定點(diǎn)噴霧降塵

采煤機(jī)施工中處于不斷移動(dòng)的狀態(tài)，設(shè)備中紅外裝置可以準(zhǔn)確的記錄其方向與位置，然后將信號(hào)直接傳輸?shù)娇刂破髦小？刂破靼凑赵撔盘?hào)的反饋，可以準(zhǔn)確的確定水幕的位置，然后能夠控制電動(dòng)閥，并且在下風(fēng)端會(huì)直接形成數(shù)量較多的水幕，并且跟隨采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)可以通過控制器或者紅外遙控器來進(jìn)行控制，進(jìn)而可以有效的隔離采煤機(jī)的粉塵，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)噴霧降塵處理。

2）、通過在操作閥上安裝發(fā)射器

當(dāng)移架、落架或放頂時(shí)，拉動(dòng)手柄讓磁片與發(fā)射器接近使其能檢測到磁場。在放頂煤的過程中，應(yīng)該進(jìn)行液壓手柄的操控，此時(shí)手柄中的發(fā)射器工作，可以直接向控制器發(fā)射觸發(fā)信號(hào)，控制器在接收到信號(hào)之后，此時(shí)下側(cè)水幕就會(huì)開啟，延時(shí)噴灑降塵處理，按照施工的具體狀況可以在控制器中或者紅外遙控器進(jìn)行整體控制。

3）、通過控制器和接收器進(jìn)行噴霧降塵

當(dāng)移架、落架時(shí)，可以直接操控液壓說并，然后可以通過發(fā)射器進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射，在信號(hào)接收完成之后，可以直接將下風(fēng)端中的水幕開啟，然后可以進(jìn)行降塵處理（詳見下圖）。煤機(jī)下風(fēng)端在工作中需要開啟數(shù)條水幕，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況利用控制器或者紅外遙控器進(jìn)行控制。

4）、井上、下實(shí)現(xiàn)通訊功能

控制器中預(yù)先設(shè)置485通訊接口，此時(shí)可以和系統(tǒng)內(nèi)集中控制器可以完成整個(gè)系統(tǒng)通訊控制。所有的參數(shù)應(yīng)該經(jīng)過控制器進(jìn)行設(shè)置，然后就能夠?qū)⒁萍?、落架、放煤、采煤的所有參?shù)直接傳輸?shù)骄?，可以達(dá)到監(jiān)控整個(gè)地面狀況的效果。

采用該智能噴霧的創(chuàng)新要素：

1、系統(tǒng)使用的是集散控制方式，利用多臺(tái)噴灑控制器與一臺(tái)集中控制器來完成整個(gè)系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)中利用集中控制器進(jìn)行整體性控制，可以完成井下獨(dú)立操作。集中控制器預(yù)設(shè)以太網(wǎng)端口，可以直接和網(wǎng)絡(luò)連接，并且及時(shí)將各項(xiàng)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)骄?，完成地面監(jiān)控。

2、可實(shí)現(xiàn)綜采工作面移架和放頂煤時(shí)一架一噴，以及隨采煤機(jī)割煤時(shí)聯(lián)動(dòng)，支架上的噴頭適時(shí)移動(dòng)掃描噴灑。采用電池供電安裝使用更方便。

3、因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)的移架、落架、放煤信號(hào)都是使用無線通訊的方式來完成，確保安裝、應(yīng)用、維護(hù)更加的便捷，而傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式需要通過200余條電纜才能實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)足夠復(fù)雜、維護(hù)工作量大，并且容易出現(xiàn)拉斷的問題，容易造成系統(tǒng)無法正常的運(yùn)行。

4、該系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于液壓支架內(nèi)的系統(tǒng)控制并沒有進(jìn)行任何變動(dòng)，也不會(huì)給原系統(tǒng)操作造成任何影響，對(duì)于支架控制不會(huì)產(chǎn)生影響。

5、控制箱與球閥齒輪箱采用隔離設(shè)計(jì)的方式，從而可以避免水能進(jìn)入到控制器的情況出現(xiàn)。

6、控制器中安裝都大液晶屏幕，各個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)都能夠直接顯示出來。

3.3 ?進(jìn)、回風(fēng)順槽安裝凈化風(fēng)流的風(fēng)水聯(lián)動(dòng)噴霧降塵裝置

針對(duì)8210工作面兩巷粉塵大的難題，設(shè)計(jì)了風(fēng)水聯(lián)動(dòng)噴霧裝置，解決了噴霧出水不霧化的現(xiàn)象，工作面和巷道內(nèi)能有效的降低空氣中的粉塵，減少了用水量，治理了巷道內(nèi)粉塵大的問題。在8210工作面頭、尾超前支護(hù)范圍距工作面50米范圍內(nèi)加裝2道該水幕，另外，在進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷每300米加裝一道該噴霧，使用效果較好。

1、風(fēng)水聯(lián)動(dòng)噴霧組成及工作原理

風(fēng)水聯(lián)鎖調(diào)解噴霧裝置的結(jié)構(gòu)風(fēng)水聯(lián)鎖可以進(jìn)行噴霧調(diào)整，其由供水管與閥門、供風(fēng)管路與閥門、箱體、壓力表等結(jié)構(gòu)所組成，同時(shí)形成了供水、供風(fēng)系統(tǒng)，然后利用風(fēng)水調(diào)節(jié)閥門可以準(zhǔn)確的控制其供應(yīng)的情況，并且可以直接形成風(fēng)水聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。該裝置的主要特點(diǎn)如下：風(fēng)水能夠?qū)⒎蹓m與噴霧直接的混合，然后在系統(tǒng)的高速碰撞之下就會(huì)形成泥粒，通過切向速度可以直接應(yīng)用到分離系統(tǒng)中，該分離系統(tǒng)中，通過離心力的影響可以直接將混合物中的氣、水、泥進(jìn)行分離，按照粒徑和密度分層處理，并且泥粒、水珠可以在短時(shí)間內(nèi)完成霧化處理，從而達(dá)到空氣凈化效果。

2、該裝置創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）風(fēng)和水有效配合，使出水霧化效果更好。

（2）將風(fēng)和水管路及噴嘴整合到箱體內(nèi)，減少管路損壞頻率，噴嘴的堵塞頻率明顯降低。

（3）使用手搖絞盤，使吊掛到頂板上的風(fēng)水聯(lián)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自由升降，便于維修，便于更換。

（4）除塵效率高，性能穩(wěn)定，體積最小化，結(jié)構(gòu)重量最輕化，便于井下移動(dòng)環(huán)境中使用。

應(yīng)用風(fēng)水聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)噴霧裝飾，可以有效的消除出水不出霧的問題，可以有效的增大水霧，可以分布在整個(gè)巷道結(jié)構(gòu)中，能夠有效的將整個(gè)空間中的粉塵濕潤處理，使得內(nèi)部空間的粉塵密度降低，滿足降塵工作的需要，其工作效率可達(dá)20 ～40 %，去除粉塵效果非常好，消除安全問題。

3.4 其它噴霧降塵系統(tǒng)

（1）工作面采用艾克夫公司生產(chǎn)的SL500型電牽引采煤機(jī)割煤，噴霧泵應(yīng)用的是BPW400/16型，其中包含了四泵兩箱，可以滿足噴霧的需要，使得內(nèi)部壓力達(dá)到2Mpa以上，外噴霧壓力則在1.5Mpa以上。

（2）轉(zhuǎn)載點(diǎn)、破碎機(jī)噴霧

開采的位置上采用兩部運(yùn)輸機(jī)頭與兩部轉(zhuǎn)載機(jī)分貝需要設(shè)置一個(gè)自動(dòng)噴霧裝置，在破碎前就要進(jìn)行噴霧處理，然后將媒體濕潤處理，消除粉塵的影響。

（3）灑水沖塵

在進(jìn)、回風(fēng)巷，各個(gè)工作區(qū)間內(nèi)的防塵班組應(yīng)該及時(shí)通過膠管進(jìn)行灑水防塵處理，從而可以避免粉塵堆積的問題存在。

（4）進(jìn)口高效防塵口罩的應(yīng)用

應(yīng)用日本DR22R型防塵口罩，其主要由濾紙組合成為圓形防濾裝置，其是國產(chǎn)口罩過濾效果的 4～6倍，阻塵效果非常好，并且該口罩的進(jìn)口、排口之間是隔離的，防止在呼吸中粉塵吸入到口罩內(nèi)，工作人員在使用的過程中也會(huì)感受到呼吸的順暢。

3.5 ?采用綜合防塵措施后的降塵效果

工作面采用綜合降塵措施，采煤機(jī)操作人員其平均降塵已經(jīng)達(dá)到85%，下風(fēng)側(cè)的1O～15m處降塵率達(dá)82.2%;放煤降塵率達(dá)84.5%;近年來未發(fā)生任何塵肺病，除塵效果非常的明顯。

4 結(jié)語

通過對(duì)8210工作面綜合防塵體系的分析及設(shè)施應(yīng)用，綜放面需要實(shí)施煤層注水、高壓噴霧等多項(xiàng)除塵措施，并且需要進(jìn)行必要的供風(fēng)，有效的控制風(fēng)速，同時(shí)需要進(jìn)行必要的防塵與技術(shù)管理，應(yīng)用具備先進(jìn)技術(shù)水平的先進(jìn)設(shè)備，從而可以有效的治理粉塵的危害，充分的保證施工人員的生命安全，同時(shí)也能夠促進(jìn)采煤領(lǐng)域的發(fā)展。

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