煤礦應(yīng)用除塵系統(tǒng)的對(duì)比分析研究

柴志強(qiáng)

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)四臺(tái)礦， 山西 大同 037000）

引言

在地下煤礦開采中，產(chǎn)生的礦井粉塵不僅嚴(yán)重影響煤礦的安全生產(chǎn)，且對(duì)礦工的身體健康有著嚴(yán)重危害。特別是在高濃度的煤塵環(huán)境中長(zhǎng)期作業(yè)，礦工吸入大量粉塵會(huì)導(dǎo)致肺部纖維化，罹患?jí)m肺病，且肺病發(fā)病緩慢、潛伏周期長(zhǎng)，病理過(guò)程不可逆[1]，因此，控制礦工塵肺病的發(fā)生以及避免煤塵事故已經(jīng)成為煤炭行業(yè)的重要大事。所以，需要對(duì)礦井綜采工作面進(jìn)行降塵，降低綜采工作面的粉塵濃度，改善作業(yè)面的環(huán)境。采煤工作面除塵技術(shù)主要通過(guò)以下三方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是在采煤作業(yè)之前，可通過(guò)采取合理的開采工藝來(lái)降低煤塵產(chǎn)生的可能性，或者采用注水工藝來(lái)提高煤的濕潤(rùn)性[2]；二是在煤開采時(shí)，應(yīng)用特定的防塵技術(shù)來(lái)控制塵源，防止煤塵的進(jìn)一步擴(kuò)散；三是采用相關(guān)除塵設(shè)備或技術(shù)，及時(shí)過(guò)濾或除掉產(chǎn)生的粉塵[3]。具體的降塵除塵技術(shù)有：煤層注水，是在煤炭回采前，預(yù)先潤(rùn)濕煤體的技術(shù)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，長(zhǎng)鉆孔煤層注水已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用；采煤機(jī)內(nèi)外噴霧與架間噴霧降塵，是利用水霧對(duì)粉塵的潤(rùn)濕、吸附、凝聚和沉降作用，實(shí)現(xiàn)降塵，噴霧降塵技術(shù)的關(guān)鍵在于噴嘴形成的霧流質(zhì)量[4]；除塵器除塵技術(shù)，是利用可以吸塵的滾筒，降低風(fēng)流中煤塵的流入，由于除塵器種類較少，根本滿足不了生產(chǎn)需要；空氣幕隔塵技術(shù)，是采用條形口中吹出來(lái)的條形空氣射流，讓污染源散出來(lái)的污染物達(dá)到與周圍空氣隔離的效果，進(jìn)而凈化工作面[5]；個(gè)人防護(hù)，主要是針對(duì)防塵用具的使用，個(gè)人防護(hù)是防治煤塵的最后一道防線[6]。因此，本文提出采用氣水噴霧除塵系統(tǒng)裝置來(lái)降低礦井綜采工作面的粉塵濃度，進(jìn)而保障煤礦的安全生產(chǎn)。

1 氣水噴霧除塵系統(tǒng)裝置的介紹

礦用采煤機(jī)內(nèi)噴霧和外噴霧系統(tǒng)除塵效果都不是很理想，本文在了解綜采工作面采煤機(jī)滾筒受限區(qū)間內(nèi)的粉塵分布的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種安置在采煤機(jī)搖臂上的可調(diào)節(jié)輔助氣水噴霧除塵系統(tǒng)，主要作用就是抑制滾筒處產(chǎn)塵點(diǎn)的粉塵，同時(shí)加大其降塵的效果。其中，對(duì)于噴嘴系統(tǒng)，由原先的高壓射流替換為氣水霧化噴頭，是利用壓氣霧化液體原理[7]，以壓縮空氣為驅(qū)動(dòng)介質(zhì)，驅(qū)動(dòng)振蕩器，并利用形成的高頻聲波將水高度霧化，并通過(guò)調(diào)節(jié)不同配比的氣壓、水壓力，以及依據(jù)不同井下不同綜采工作面的各粒徑粉塵分布情形，適時(shí)調(diào)節(jié)水霧粒徑的流量和大小，使噴霧除塵效果更好[8]。

由于采煤機(jī)滾筒處、采煤機(jī)滾筒前方以及采煤機(jī)搖臂與刮板輸送機(jī)之間是礦井綜采工作面的主要揚(yáng)塵點(diǎn)和粉塵高濃度點(diǎn)，本文主要就是針對(duì)這三個(gè)位置安裝噴霧除塵系統(tǒng)，并通過(guò)合理布置噴嘴，抑制采煤機(jī)滾筒處的產(chǎn)塵量，減少采煤機(jī)滾筒前方的粉塵濃度，隔離刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)搖臂間的粉塵向人行道擴(kuò)散，達(dá)到對(duì)這三個(gè)位置水霧的整體覆蓋效果[9]。其中，對(duì)于采煤機(jī)滾筒處，選用兩組（每組兩個(gè)）并排設(shè)置的噴嘴，使噴嘴產(chǎn)生的水霧能夠覆蓋滾筒；對(duì)于采煤機(jī)滾筒前方，設(shè)計(jì)一排兩個(gè)噴嘴，可實(shí)現(xiàn)對(duì)該處的整體覆蓋；對(duì)于采煤機(jī)搖臂與刮板輸送機(jī)間的位置處，在采煤機(jī)搖臂內(nèi)側(cè)的1/4 的圓弧上均勻布置4 個(gè)噴嘴，達(dá)到在采煤機(jī)外側(cè)與人行道之間形成一道水霧帶，抑制粉塵向人行道的擴(kuò)散[10]。

2 煤礦應(yīng)用除塵系統(tǒng)的對(duì)比分析

本文以某礦為研究對(duì)象，對(duì)比研究氣水噴霧除塵系統(tǒng)裝置安裝前后，綜采作業(yè)面采煤機(jī)順風(fēng)割煤、逆風(fēng)割煤情形下粉塵的分布情況，從而驗(yàn)證該除塵系統(tǒng)裝置的效果。

對(duì)順風(fēng)割煤現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，得到除塵系統(tǒng)安裝前后粉塵濃度的分布情況，如下頁(yè)圖1、圖2 所示。

從圖1 和圖2 都可看出，使用氣水噴霧除塵系統(tǒng)裝置后，對(duì)于順風(fēng)割煤，沿程人行道和溜槽的粉塵濃度明顯下降。

圖1 沿程順風(fēng)割煤支架人行道粉塵分布的曲線圖

圖2 沿程順風(fēng)割煤溜槽粉塵分布的曲線圖

對(duì)逆風(fēng)割煤現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，得到除塵系統(tǒng)安裝前后粉塵濃度的分布情況，如下頁(yè)圖3、圖4 所示。

圖3 沿程逆風(fēng)割煤支架人行道粉塵分布的曲線圖

圖4 沿程逆風(fēng)割煤溜槽粉塵分布的曲線圖

從圖3 和圖4 都可看出，使用氣水噴霧除塵系統(tǒng)裝置后，對(duì)于逆風(fēng)割煤，沿程人行道和溜槽的粉塵濃度也明顯下降。

為進(jìn)一步深入了解氣水噴霧除塵系統(tǒng)使用后，礦井下各位置的降塵率。本文對(duì)順風(fēng)割煤溜槽及支架人行道，逆風(fēng)割煤溜槽及人行道4 個(gè)區(qū)域分別布置16個(gè)測(cè)試點(diǎn)，得到表1 所示的各測(cè)點(diǎn)降塵率。

從表1 可以看出，對(duì)于順風(fēng)割煤，人行道降塵率可達(dá)到65%～90%，溜槽降塵率可達(dá)到60%～80%；對(duì)于逆風(fēng)割煤，人行道降塵率可達(dá)到50%～80%，溜槽降塵率可達(dá)到40%～70%。表明，礦井應(yīng)用該除塵系統(tǒng)能夠大幅抑制綜采工作面的產(chǎn)塵量，可在刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)搖臂間形成水霧帶，維護(hù)了礦井綜采工作面人員的工作環(huán)境。

此外，從表1 中還可對(duì)比看出，應(yīng)用該除塵系統(tǒng)，還大幅抑制了滾筒位置處的揚(yáng)塵，位于滾筒前方的粉塵濃度明顯降低，尤其是位于采煤機(jī)司機(jī)處，在順風(fēng)割煤時(shí)，采煤機(jī)司機(jī)大概處于7 號(hào)測(cè)試點(diǎn)的位置；在逆風(fēng)割煤時(shí)，處于8 號(hào)測(cè)試點(diǎn)的位置，此處粉塵下降更為明顯，能夠很好地保護(hù)采煤機(jī)司機(jī)。

表1 應(yīng)用除塵系統(tǒng)后各測(cè)點(diǎn)的降塵率

3 結(jié)論

為降低礦井綜采工作面的粉塵濃度，進(jìn)而減少粉塵對(duì)礦井工作人員的健康危害。本文提出采用氣水噴霧除塵系統(tǒng)裝置，并對(duì)比分析該除塵系統(tǒng)安裝前后，綜采作業(yè)面采煤機(jī)順風(fēng)割煤、逆風(fēng)割煤情形下粉塵的分布情況，結(jié)論是：

1）使用氣水噴霧除塵系統(tǒng)裝置后，在順風(fēng)割煤和逆風(fēng)割煤時(shí)，沿程人行道和溜槽的粉塵濃度均明顯降低；

2）應(yīng)用氣水噴霧除塵系統(tǒng)，抑制采煤機(jī)滾筒處的產(chǎn)塵量，減少采煤機(jī)滾筒前方的粉塵濃度，隔離刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)搖臂間的粉塵向人行道的擴(kuò)散，達(dá)到對(duì)這3 個(gè)位置水霧的整體覆蓋效果，維護(hù)了礦井綜采工作面人員的工作環(huán)境。