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塵特點，介紹了采取的動壓煤層注水、架間智能噴霧、風水聯動水幕、個體防護等綜合防塵措施后，產塵點降塵效率達到了85% 以上。另外，產塵點采用智能降塵設施后，還達到節支降耗的目的，間接提高了煤礦經濟效益。

關鍵詞：特厚煤層;綜放工作面;粉塵;綜合治理

1、引言

綜采放頂煤是當前我國進行厚煤層開采施工的重要方式，與分層開采方式對比來看，其具備較高的技術性、經濟性等優勢。雖然該開采方式具備高效、低耗、強度低等優勢，但是在實施的過程中卻容易產生過量的粉塵，嚴重危及工作人員的生命健康與安全，同時也容易引發嚴重安全事故，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影響，工作面產塵量較大，雖然采取了通風排塵、噴霧降塵、個體防護等措施進行治理，但效果不是很明顯。因此，需要進行對工作面各產塵點綜合防治，才能達到粉塵的有效治理。

2、綜放工作面的產塵特點及現狀

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

塔山礦8210綜放工作面原有的除塵裝置有：采煤機內外噴霧、支架間噴霧、轉載點噴霧等，各個系統都是獨立的，而且需要人工開啟，有時候工人開啟不及時，造成工作面粉塵濃度超標;有時候關閉不及時，惡化工作面作業環境，同時又會造成煤質下降，影響經濟效益。

3、綜放工作面綜合防塵技術創新體系

3.1 動壓煤層注水

工作面采用綜采放頂煤的方法開采，若將普通綜采面應用的煤層注水技術拿來應用，則達不到相應的效果，根據塔山礦開采煤層的煤質特點，有針對性對煤體的可注性、潤濕半徑等進行了深入研究。

1、注水方式及鉆孔參數選擇

（1）注水系統選擇

供水采用單孔動壓注水方式，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注水鉆孔。

（2）鉆孔施工及鉆孔參數

① 開孔位置：第一個鉆孔距工作面100米的位置，距離巷道底部1.5米的位置上進行鉆孔，其間隔距離設定為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。根據上述技術參數，將鉆機合理的布置，按照鉆進施工工藝進行鉆孔施工，確保其不會出現過大偏差的問題。

② 鉆孔長度：

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

④ 鉆孔間距和直徑：

經過測算，鉆孔間距一般為25米時，就能達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行注水施工。

2、注水要求

① 鉆孔注水量，每個鉆孔注水量按下式計算：

Q=1.3%×R×h×L× 噸，根據計算每個鉆孔的注水量為336噸。

② 注水時間：注水時間要求超前開采100米。

3、采用動壓注水方法的創新點：

（1）在鉆孔布置上，結合煤體潤濕半徑、8210工作面地質條件、煤質等因素，綜合考慮鉆孔的數量、規格及位置，做到布孔合理，效果明顯，確保了工作面推進到位前煤體的潤濕。

（2）在注水壓力上，結合工作面地質條件、煤質特點及一定的試驗結果，選擇了符合工作面實際情況的煤體注水壓力，保證的注水的效果。

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

3.2 實現放煤、移架的智能噴霧系統

塔山礦8210工作面智能噴霧系統降塵系統采用國內先進技術，實現架間與移架的智能化噴霧，對工作面采煤機或移架作業時產生的大范圍高濃度粉塵實現多道阻隔和高效除塵。

該系統功能：可以在移架、落架、放煤時實現自動噴霧降塵，且在支架的后部、中間、前段各設一道全覆蓋范圍的噴霧裝置，還可由人工進行遙控開機，并在采煤機下風端形成數條隨采煤機移動的水幕，來有效降低粉塵的濃度和阻擋粉塵擴散，由于噴灑點的位置及噴霧量可合理設置從而達到用最少水量實現最佳除塵效果的目的。大體實施如下：

1）、隨采煤機聯動定點噴霧降塵

采煤機施工中處于不斷移動的狀態，設備中紅外裝置可以準確的記錄其方向與位置，然后將信號直接傳輸到控制器中?？刂破靼凑赵撔盘柕姆答?，可以準確的確定水幕的位置，然后能夠控制電動閥，并且在下風端會直接形成數量較多的水幕，并且跟隨采煤機運動，此時可以通過控制器或者紅外遙控器來進行控制，進而可以有效的隔離采煤機的粉塵，實現定點噴霧降塵處理。

2）、通過在操作閥上安裝發射器

當移架、落架或放頂時，拉動手柄讓磁片與發射器接近使其能檢測到磁場。在放頂煤的過程中，應該進行液壓手柄的操控，此時手柄中的發射器工作，可以直接向控制器發射觸發信號，控制器在接收到信號之后，此時下側水幕就會開啟，延時噴灑降塵處理，按照施工的具體狀況可以在控制器中或者紅外遙控器進行整體控制。

3）、通過控制器和接收器進行噴霧降塵

當移架、落架時，可以直接操控液壓說并，然后可以通過發射器進行信號的發射，在信號接收完成之后，可以直接將下風端中的水幕開啟，然后可以進行降塵處理（詳見下圖）。煤機下風端在工作中需要開啟數條水幕，結合現場的實際情況利用控制器或者紅外遙控器進行控制。

4）、井上、下實現通訊功能

控制器中預先設置485通訊接口，此時可以和系統內集中控制器可以完成整個系統通訊控制。所有的參數應該經過控制器進行設置，然后就能夠將移架、落架、放煤、采煤的所有參數直接傳輸到井上，可以達到監控整個地面狀況的效果。

采用該智能噴霧的創新要素：

1、系統使用的是集散控制方式，利用多臺噴灑控制器與一臺集中控制器來完成整個系統的控制。系統中利用集中控制器進行整體性控制，可以完成井下獨立操作。集中控制器預設以太網端口，可以直接和網絡連接，并且及時將各項數據直接傳輸到井上，完成地面監控。

2、可實現綜采工作面移架和放頂煤時一架一噴，以及隨采煤機割煤時聯動，支架上的噴頭適時移動掃描噴灑。采用電池供電安裝使用更方便。

3、因為系統內的移架、落架、放煤信號都是使用無線通訊的方式來完成，確保安裝、應用、維護更加的便捷，而傳統的信號傳輸方式需要通過200余條電纜才能實現，系統足夠復雜、維護工作量大，并且容易出現拉斷的問題，容易造成系統無法正常的運行。

4、該系統內對于液壓支架內的系統控制并沒有進行任何變動，也不會給原系統操作造成任何影響，對于支架控制不會產生影響。

5、控制箱與球閥齒輪箱采用隔離設計的方式，從而可以避免水能進入到控制器的情況出現。

6、控制器中安裝都大液晶屏幕，各個系統的參數都能夠直接顯示出來。

3.3 ?進、回風順槽安裝凈化風流的風水聯動噴霧降塵裝置

針對8210工作面兩巷粉塵大的難題，設計了風水聯動噴霧裝置，解決了噴霧出水不霧化的現象，工作面和巷道內能有效的降低空氣中的粉塵，減少了用水量，治理了巷道內粉塵大的問題。在8210工作面頭、尾超前支護范圍距工作面50米范圍內加裝2道該水幕，另外，在進風巷和回風巷每300米加裝一道該噴霧，使用效果較好。

1、風水聯動噴霧組成及工作原理

風水聯鎖調解噴霧裝置的結構風水聯鎖可以進行噴霧調整，其由供水管與閥門、供風管路與閥門、箱體、壓力表等結構所組成，同時形成了供水、供風系統，然后利用風水調節閥門可以準確的控制其供應的情況，并且可以直接形成風水聯鎖控制系統。該裝置的主要特點如下：風水能夠將粉塵與噴霧直接的混合，然后在系統的高速碰撞之下就會形成泥粒，通過切向速度可以直接應用到分離系統中，該分離系統中，通過離心力的影響可以直接將混合物中的氣、水、泥進行分離，按照粒徑和密度分層處理，并且泥粒、水珠可以在短時間內完成霧化處理，從而達到空氣凈化效果。

2、該裝置創新點：

（1）風和水有效配合，使出水霧化效果更好。

（2）將風和水管路及噴嘴整合到箱體內，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水聯動裝置實現自由升降，便于維修，便于更換。

（4）除塵效率高，性能穩定，體積最小化，結構重量最輕化，便于井下移動環境中使用。

應用風水聯動調節噴霧裝飾，可以有效的消除出水不出霧的問題，可以有效的增大水霧，可以分布在整個巷道結構中，能夠有效的將整個空間中的粉塵濕潤處理，使得內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

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

（2）轉載點、破碎機噴霧

開采的位置上采用兩部運輸機頭與兩部轉載機分貝需要設置一個自動噴霧裝置，在破碎前就要進行噴霧處理，然后將媒體濕潤處理，消除粉塵的影響。

（3）灑水沖塵

在進、回風巷，各個工作區間內的防塵班組應該及時通過膠管進行灑水防塵處理，從而可以避免粉塵堆積的問題存在。

（4）進口高效防塵口罩的應用

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

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，采煤機操作人員其平均降塵已經達到85%，下風側的1O～15m處降塵率達82.2%;放煤降塵率達84.5%;近年來未發生任何塵肺病，除塵效果非常的明顯。

4 結語

通過對8210工作面綜合防塵體系的分析及設施應用，綜放面需要實施煤層注水、高壓噴霧等多項除塵措施，并且需要進行必要的供風，有效的控制風速，同時需要進行必要的防塵與技術管理，應用具備先進技術水平的先進設備，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，同時也能夠促進采煤領域的發展。

參考文獻

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