综采面防尘技术研究与应用:综采工作面综合防尘措施

　　摘?要 本研究就是针对煤矿井下粉尘综合防治技术规范的要求和煤矿综采面的实际情况，从喷雾动力系统，高压引射喷雾装置，智能跟踪高压喷雾降尘装置；液压支架自动喷雾降尘装置（移驾和放煤）人手，在引射喷雾和跟踪喷雾的作用下，避免了含尘气流污染采煤司机的工作区间和向人行道空间扩散，同时将风流中的粉尘降下来，取得了良好的控制含尘风流及降尘的效果。
　　关键词 综采面；防尘技术
　　中图分类号 TD714 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0172-02
　　随着采煤机械化水平的提高，工作面的产尘量也随之增大，据测定，在无防尘措施的条件下，综采工作面粉尘浓度高达3000 mg/m3～4000 mg/m3，个别可达8000 mg/m3，巨大的产尘量使工作面作业环境的劳动卫生条件急剧恶化，大量的煤尘在巷道中沉积，成为矿井安全生产的重大隐患。
　　1 综采面综合防尘技术研究系统组成
　　综采面综合防尘技术研究系统由喷雾动力系统包括喷雾泵、安全阀、安全调压阀、过滤器、减压阀、溢流阀等组成；高压引射喷雾装置（上风侧）；智能跟踪高压喷雾降尘装置（下风侧）；液压支架自动喷雾降尘装置（移驾和放煤）四部分组成，见图1。
　　2 综采面综合防尘技术研究系统原理
　　2.1 新型高压引射喷雾装置和尘源智能跟踪高压喷雾降尘的原理
　　传统外喷雾采用逆风喷雾的方式，有在采煤机前端产生涡流迫使含尘气流向人行道扩散的缺点，新型的喷雾降尘方法采用顺风引射的方式，可将含尘气流引向煤壁，避免涡流产生并提高其降尘效果（图2）；利用高压引射喷雾的方法将采煤机滚筒附近的含尘气流引向煤壁，并将含尘风流中的粉尘捕集下来，最终达到控制和净化采煤机含尘风流目的的。
　　采煤机射外喷高压引雾是从平面上对滚筒形成水雾包围圈，当风流大、开采强度大、产尘强度高时，滚筒产生的部分粉尘会沿滚筒下风侧运动，必须采用尘源智能跟踪高压喷雾，由上而下地对滚筒及滚筒下风侧实施高压喷雾，形成三维“立体”控尘，才能有效的治理采煤工作面的粉尘。该技术是对采煤机滚筒割煤时产尘的粉尘自动跟踪喷雾，保证对采煤内机前、后滚筒处和滚筒下风流处始终在高压喷雾的控制范围之内。
　　图2 新型采煤机高压引射控制喷雾降尘的原理
　　喷雾参数的确定：根据喷雾前后流场的测定，其变化规律均是人行道风速由大变小，机面风速由小变大，这说明在新型喷雾系统的引射作用下，人行道始终有部分风流向煤壁方向流动，可将含尘气流引向煤壁，并且形成一种气流屏障，可以抑制含尘气流向人行道扩散，要到达最好，将各种参数确定如下。
　　在喷嘴已选定的情况下流量随压力按一定的比例关系而变化，根据现场测试，喷雾压力为0.8 MPa～1.2 MPa之间是最好的。
　　喷雾总流量在压力一定以后，随机型大小所布置喷嘴多少、喷嘴型号的不同而不一样。根据几次试验的经验， 流量应控制在60 L/min～100 L/min范围内较为合适，过大喷雾泵难以满足，过小难于达到较好的引射作用和降尘效果。
　　采场风速对降尘效果的影响，随着采场风速的增高，喷雾引射的作用相对地减弱，因而降尘效果随之降低。1.5 m/s～4 m/s的采场风速在工作面中应用更为适宜。
　　喷嘴的角度一般安装平面角度30℃较为合适。
　　2.2 液压支架自动喷雾降尘原理
　　综合工作面的液压支架在降柱、前移过程中，产生的粉尘量要占整个工作面产尘量的30%左右，有的高达900 mg/m3～1600 mg/m3，要降低综采工作面的粉尘，绝不能忽视对液压支架在降柱、前移过程中产生的粉尘进行治理，它是综采综合防尘中必不可少的一项措施。
　　自动喷雾降尘原理：液压支架自动喷雾主要靠联动阀来实现，液压支架降柱时，降柱油路中分出一股乳化油进入联动阀座的降柱油孔后， 打开控制水路的阀芯，使喷雾水接通，支架各喷雾点开始喷雾；此时支架又进入移架，喷雾继续；当支架升柱时，升柱油路中分出的一股乳化油进入联动阀阀座升柱油口，使控制水路的阀芯关闭，从而封死了水路，支架则停止了喷雾，一架支架的自动喷雾就此完成；液压支架放煤时，放煤口的喷雾自动打开，停止放煤时则喷雾自动停止。
　　必须在顶梁的前部、支架间和支架的尾部三处布置喷雾点。
　　自动喷雾降尘装置主要技术参数：适应喷雾水压
　　0.55 MPa～1.5 MPa；每架喷雾点数根据顶板岩性、支架架型、尘源大小和供风风速确定，一般一架支架喷雾点3-5个，喷嘴数量以3～ 5个为宜；每架喷雾流量按供水压力范围和喷嘴数确定，为17 L/min～30 L/min；每架喷雾时间与支架降柱、移架、升柱时间相同；供水系统阻力损失按每架最大流量30 L/min考虑，小于2.5 MPa；操纵方式与支架的操纵方式相同。
　　3 应用情况
　　阳煤一矿8201综放工作面产尘方式以滚筒割煤、落煤冲击产尘和落煤扬尘为主，司机位置风速为3.9 m/s至5.3 m/s，司机处总粉尘平均浓度为9418 mg/m3，采煤机下风10 m人行道位置总粉尘平均浓度为6652 mg/m3。该工作面还具有瓦斯浓度高、风量大、风速高、产尘浓度大等特点，粉尘治理难度相对比较大。该技术在阳煤一矿8201工作面实施后，降尘效果显著，对采煤机司机处，采煤机下风10米处的粉尘进行了有效控制。测试数据如下：
　　4 结论
　　综合防尘在采煤机司机处的降尘率为88%，回风巷中距采面10 m处为85%，综采面尘源的综合防尘措施，有良好的抑降尘效果；新型高压引射喷雾装置和尘源智能跟踪高压喷雾降尘具有明显的控制含尘气流的作用，可以提高降尘效果；液压支架自动喷雾装置可以准确地达到移架开始喷雾、移架终了停止喷雾的目的并对移架产生的粉尘有良好的降尘作用；
　　参数可方便地设定；适应水压高（0.8 MPa～1.2 MPa）；控制先进，采用单片机控制而非电路控制；整套系统安全性能好。
　　参考文献
　　[1]王晋育等."综采工作面综合防尘技术研究",煤炭工程师,1990,6.
　　[2]潘宏."综采工作面采煤机防尘技术的实践与认识",矿业安全与环保,2010,8.
　　[3]煤矿井下粉尘综合防治技术规范[J].2006.
　　[4]煤矿作业场所职业危害防治规定(试行)[J].
　　作者简介
　　梁怡芳（1967—）女，山西太原人，高级工程师，毕业于河北工程大学暖通专业，从事暖通理论研究和设计工作。