综采工作面降尘技术的分析.pdf
[摘 要]随着我国煤矿安全生产管理水平的逐渐提高，粉尘治理在“一通三防”管理中的地位也正逐步凸显。综采工作面作为煤矿产尘量最大的作业场所，其产尘量约占矿井产尘量的60%，其中粒径在5μm以下的呼吸性煤尘，可以进入人体呼吸系统和肺部并会导致尘肺病，对煤矿安全生产和作业人员身体健康均构成严重威胁。本文主要介绍当前我国煤矿综采工作面普遍采用的防尘降尘技术以及今后的发展趋势，对综采工作面粉尘的综合治理水平的进一步提升有着现实意义。
[关键词]综采工作面；防尘降尘；问题分析；技术应用
中图分类号：TD714.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0022-01
1 引言
随着煤矿机械化程度提高和开采强度的不断加大，尤其是在综采工作面生产过程中会经常产生大量粉尘，既严重影响煤矿安全生产和作业人员身体健康又影响煤机司机割煤视线。因此，不断学习国内外先进的防尘降尘技术和完善防尘降尘设施越来越受到人们的重视。
2 当前综采工作面防尘降尘问题分析
综采工作面粉尘超标，分析原因主要有以下几个方面：
1、综采工作面防尘降尘系统老化，采煤机内外喷雾雾化效果不好；
2、水质不好、杂质较多，各处喷雾喷嘴容易堵塞；
3、喷雾泵压力过低，雾化效果不理想；
4、综采工作面防尘系统主要是靠采煤机内外喷雾装置和工作面、风巷、机巷净化水幕来降尘，捕尘点少，可靠性差，方式单一。
3 综采工作面防尘降尘的途徑
目前国内外采取的综采工作面防尘降尘措施主要从以下三种途径进行实施，一是在工作面回采之前提前向煤体注水，以此来提高媒体的润湿性或采取合理的开采工艺（割煤方向选择、调整才高控制割岩量等）来实现降低煤体产尘的可能性；二是采取有效的防尘降尘措施缩小粉尘的扩散空间，以此来控制粉尘的四处流动；三是利用相关除尘技术或设备及时过滤或吸收生产期间释放出的粉尘。
3.1 煤层预先注水防尘降尘技术
通过向煤体预先注水湿润煤体是采煤工作面防尘的最有效措施。目前，我国部分煤矿已通过打深度钻孔向煤体中注水（水中可添加表面活性剂）的方法润湿煤体，提高煤体的含水量和润湿性，从而减少采煤时粉尘的产生，有利于工作面防尘。采用长钻孔煤层注水在我国各大煤矿已经有了广泛应用，但是随着综采水平的普遍提高，其时效性有所降低，而且需要耗费一定的人工成本，同时需要在钻孔布置方式、封孔工艺、注水方法及装备的问题解决上下功夫。
3.2 采煤机自身喷雾防尘技术
在采煤过程中，采煤机周边产生的粉尘量最为突出，因此如何降低好采煤机附近粉尘量成为综采工作面防尘降尘的重点工作。目前国内外对采煤机割煤时采用的喷雾除尘技术主要有以下几个方面：
1、采煤机滚筒摇臂径向雾屏及液压支架探梁辅助喷雾降尘技术。该技术是在采煤机的滚筒摇臂及在液压支架探梁上装设锥形喷嘴，利用喷嘴喷射空心雾流，形成雾流屏障，以降低在滚筒割煤时产生的粉尘。
2、采煤机内、外喷雾降尘技术。该技术会由于水质不好、杂质较多、粉尘倒吸等原因导致内喷雾喷嘴堵塞，外喷雾也常因水压不足等各方面原因未能有效发挥作用。而目前国内大型矿井多已经出现用三级过滤系统来解决水质不洁而造成的内喷雾堵塞问题，高压外喷雾技术在国外也都有较早的应用，降尘效果高达85%-95%，在我国，部分煤矿固定泵供水高压外喷雾技术和机载泵高压外喷雾降尘技术都有了试点应用。
3、采煤机高压喷雾负压二次降尘技术。该技术主要是利用高压喷雾降尘和负压喷雾降尘原理进行二次降尘，喷吸装置向尘源区域喷射雾流降尘，喷射同时在喷装置内部的射流后方形成负压区，含尘空气被喷吸，装置尾部负压场吸入并通过喷吸装置再喷射出去，在这一过程中将煤尘捕获下来。该项技术结构简单，运行效果较好，避免了含尘气流污染采煤机司机作业区间和向人行道空间扩散。
3.3 液压支架移架自动喷雾防尘技术
由于顶板条件不好，液压支架在降柱、前移和升柱过程中同样会产生大量的煤尘，该部分煤尘约占整个工作面产尘量的30%左右，有的甚至高达900-1600m？。我国的早起矿井对于液压支架的防尘降尘多采用人工控制的手动喷雾的防尘措施，但是这种方法操作繁琐，使用不便，效果较差。随着电液控系统的普及，国内多家液压支架生产企业已经研制出了液压支架自动喷雾一键控制系统，实现了液压支架在降柱、移架、推溜过程中的自动喷雾除尘，效果良好，获得较广的应用。
3.4 转载点自动喷雾防尘技术
该项技术在国内运用的案例较少，其运用机理主要体现在以下几个方面：一是采用自动喷雾控制器喷雾技术；二是预荷电喷雾技术；三是声波雾化技术；四是自调式风水喷雾技术。多种喷雾技术的应用给转载点喷雾防尘带来了更广的技术空间。
3.5 顺槽断面加装捕尘网技术
回风顺槽是粉尘最终集聚最严重的区域，为了达到降尘隔尘的目的，设置顺槽断面捕尘网。该技术主要是在机尾回风顺槽设置一组面薄孔密的尼龙网片，面积略小于顺槽断面积，并在前部上方加装一组断面喷雾系统。在生产过程中将喷雾开启，利用水体张力使捕尘网形成一种水体屏障，用于阻隔粉尘的进一步扩散。
3.6 除尘器（设备）隔尘技术
早在上世纪60年代英国就研制出采煤机的吸尘滚筒，可以降低采煤机割煤时产生的粉尘。上世纪70年代，原苏联和美国就针对采煤机研制出了高效除尘器，用来防治综采工作面产生的粉尘。我国90年代后期才相继开始研制各种适合综采工作面应用的除尘器，如外旋双（ 多） 层雾流罩封尘源除尘装置等，但除尘器种类很少，还远远满足不了实际需要。
4 进一步改善综采工作面防尘降尘技术的出发点
随着综采工作面机械化采煤水平的提高，工作面出现产尘强度大、粉尘浓度高等一系列问题不容忽视。这就要求我们在提高现有煤层注水工艺水平、改进工作面喷雾除尘的自动化质量、积极研制适合综采工作面应用的多种除尘装置、研制灵敏度高，耐用性强的粉尘监测仪器等方面不断创新综采工作面防尘降尘技术，并积极消化利用国内外先进的综采工作面防尘技术，尽快将泡沫除尘、超声波除尘、生物试剂除尘等先进技术应用到我国的综采工作面防尘上来，以保证从业人员的人身安全和身体健康。
作者简介：
徐云波（1987-），男，河南开封人，助理工程师，现在神华神东煤炭集团柳塔煤矿工作。
