煤矿综采放顶煤工作面高浓度粉尘的综合防治

煤矿综采放顶煤工作面高浓度粉尘的综合防治
摘要：综采放顶煤作为一种采煤方式，具备高产、高效、低耗等优点，但是存在防治粉尘难度系数大的弊端。

本文通过介绍防治综放面高浓度粉尘的总体思路，详细阐述防治综放面粉尘的措施和方案，为煤炭开采工作提供参考依据。

关键词：综放工作面粉尘防治
1 概述
综采放顶煤作为一种采煤工艺，凭借其高产、高效、低耗等优点，在我国煤矿开采中得到广泛地推广和运用。

但是这种采煤方式存在一些固有的弊端，如开采强度大、产生粉尘的尘源广、粉尘产量比较高等。

因此，防治粉尘的难度系数比较大。

为了防治高浓度的粉尘，根据多年的生产实践经验，可以通过一些简单思路和具体防治方案对高浓度粉尘进行处理。

2 防治综放面高浓度粉尘的总体思路
在综放工作面采煤过程中，作业的采煤机和液压支架移架都是构成移动性的尘源，再加上工作面的直流通风，更加难以控制风流流场。

因此，通过标本兼治的方法对该作业场所的粉尘进行治理：一是控制减少粉尘的产生；二是针对尘源的特点，采取相应的防治措施。

3 防治综放面粉尘的技术方案及效果
3.1 向综放工作面煤层注水
通过向煤层注水进而减少粉尘的产生，对综采放顶煤工作面来
说，注水对煤体起到软化的作用。

通过采用双向扇形钻孔布置和三巷钻孔（如图1所示）长钻孔静压注水的方式进行处理，使综放面厚煤层中顶层煤炭得到了较好地湿润。

对于五家煤矿工作面而言，该煤层属于难注水煤层，煤层的自然孔隙率仅为2.76%，透水性系数为0.01536。

所以，通过在原始应力区进行注水，注水效果不尽人意。

因此，利用工作面的动压区，借助矿山压力产生的次生裂隙对煤层进行注水。

根据观测矿山工作面压力以及研究分析顶板位移规律资料，在靠工作面一端60m左右范围内的回风巷，以及靠工作面35m左右范围内的进风巷，受矿山压力和顶板位移的影响，煤层中出现较发育的次生裂隙，大大提高了煤层的渗透性，在一定程度上降低了注水压力。

因此，在距工作面（35～40）m的注水区域开始注水，注水时间约8天，距离工作面（5～6）m时停止注水。

对五家煤矿注水过程中的具体注水参数如下：
①单孔注水量
回风巷上孔注水量为qs=127m3，下孔注水量为qx=104m3，进风巷注水量为qj=166m3。

②注水压力
防尘用水静压在（3.0～4.0）mpa之间，能满足上述要求。

③注水时间
总的注水时间t=8.3d。

④单孔注水流量
回风巷上孔为qs=11l/min，下孔为qx=9l/min，进风巷钻孔为
qj=14l/min。

通过向工作面注水，煤的实际含水量达到1.4～1.8%，通常情况下，注水量大于1%对防尘具有非常好的效果。

3.2 采煤机辅助喷雾降尘
综放工作面的产尘尘源主要是采煤机的割煤过程，该过程产生的粉尘约占综采放顶煤工作面产生总粉尘的60%。

在靠近人行道一侧的滚筒摇臂上设置一组弧形的喷嘴组，进行喷雾时，在靠近人行道一侧的滚筒上形成一道径向喷雾的屏障。

与此同时，还可以将喷嘴设置在液压支架探梁上，通过采煤机部位控制这些喷嘴进行喷雾，从而在采煤机上方形成第二道喷雾屏障，进而起到降尘的作用。

此外，分别在采煤机的两端设置两个喷嘴，在采煤机进行采煤过程中，将第二道雾屏进行延伸，进而强化控尘降尘的作用，如图2所示。

通过这两道喷雾屏障：一方面阻断粉尘向人行道方向扩散；另一方面可以发挥降尘的作用。

在采煤过程中，通过实施上述方案，在降尘率方面，在采煤机司机处达到了82.6%，在采煤机下风10～15m处达到81.7%，降尘效果十分理想。

3.3 液压支架移架和放煤自动喷雾降尘
综放工作面另外两个主要产尘尘源分别是液压支架移架和放煤，此处产生的粉尘约占综放面粉尘产出量的30%左右，也是综放工作面重点的防尘对象。

液压支架移架产生的粉尘特点是：粉尘产生在移架作业（降柱、拉架、升柱）过程中，产生粉尘的时间比较短；粉尘主要在液压支架间产生，特别是在液压支架前半部分产生粉尘，并且处于工作面采场主风流中，在风流作用下产生的粉尘比较容易扩散。

放煤口放煤时产生的粉尘具有的特点是：在放煤作业时产生粉尘，粉尘在初始放煤阶段产生的量最大；在液压支架后部的刮板运输机处产生粉尘；因支柱、四连杆、高压软管等支架零部件的阻碍，使得支架后部相对于支架前部主风流来说风速比较小。

但是在后部输送机刮板处有一连通空间，空间比较宽阔，这里的粉尘如果在放煤时没有被沉降，那么很容易随风流沿此通道向下风邻架进行扩散。

根据液压支架移架、放煤产尘的特点，通过采取下列措施进行降尘处理：
①在液压支架移架和放煤过程中，设计一种控制阀进行自动喷雾，将喷雾降尘与控制液压支架动作的液压系统进行同步运行，从而将喷雾降尘实现自动化处理，实现作业产尘与自动喷雾降尘同步进行，当移架和放煤作业结束时，喷雾降尘自动停止。

②为了实现移架自动喷雾并且下风邻架也同时自动喷雾，通过在喷雾系统附加一个组合五通阀，对于下风邻架扩散的粉尘进行二次喷雾降尘，进而强化喷雾降尘的效果。

③通过设计磁化喷嘴，改善水雾的物理特性，使水进一步磁化，增加水雾对粉尘的吸附能力。

在五家煤矿采煤工作面通过采用上述技术措施进行现场试验，取得的降尘效果十分理想，简化了喷雾系统的管路，同时实现了下风邻架的喷雾；平均降尘率方面，液压支架移架处达到了81%，放煤口放煤处达到了84.2%。

3.4 破碎机及转载点的降尘措施和效果
通过破碎机进行降尘，对尘源采用密闭、压气喷雾的方式进行控尘降尘处理，采用水压力为2.0mpa尽心喷雾，压缩空气压力0.4mpa，喷雾水流量7.9l/min，利用上述方式进行降尘，降尘效果十分理想，降尘率高达85.1%。

采用电磁阀对转载点进行自动喷雾降尘，选用wpb喷嘴，水压2.0mpa，喷嘴流量6.2l/min，每个转载点分别设置两个喷嘴。

根据两个转载点进行降尘效果分析：降尘率分别为：放煤刮板输送机转载点为81.5%，采煤刮板输送机转载点为81%，降尘效果较好。

4 结论
研究分析煤矿综采放顶煤工作面产生粉尘的具体原因，采用标本兼治的方法，根据具体尘源的特点，采取不同的技术措施，进行综合防治，效果较为理想。

参考文献：
[1]苗江平.煤矿粉尘防治技术探讨[j].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（08）.
[2]任兴福.煤矿采掘工作面粉尘危害及有效防治[j].山东煤炭
科技，2010（02）.
[3]梁永健.煤矿粉尘爆炸预防措施研究[j].价值工程，2012（26）.
作者简介：
茹彩金（1963-），男，辽宁朝阳人，矿长，高级工程师，采矿技术。