综采放顶煤工作面粉尘的综合防治_吕品

Vol.19　№.3

SEP.1999

综采放顶煤工作面粉尘的综合防治

吕品1,盖勇2,梁凡3

󰀁

(1.淮南工业学院资管系,安徽　淮南　232001;　2.淮南市建设工程质量监督管理站,安徽　淮南　232082;　3.淮南市房屋建筑开发公司,安徽　淮南　232001)

摘要:随着综采放顶煤开采技术的推广应用,使工作面高浓度粉尘的防治难题日趋突出。为此,本文通过分析综放工作面各种防尘措施的治理效果,提出了“标本兼治”是综合治理综放工作面高浓度粉尘的根本原则。

关键词:综采放顶煤工作面;呼吸性粉尘;环境质量;综合治理

中图分类号:TD714.41　　文献标识码:A　　文章编号:1001-7038(1999)03-0063-05

1　前言

综采放顶煤是我国80年代初引进的一种新型厚煤层采煤方法。由于它具有高产、高效、低耗、劳动强度低和经济效益好等一系列优点,在我国得到了迅速的推广。但随之而来的安全问题也显露出来,尤其是高浓度粉尘使作业环境质量急剧恶化,对作业人员的身心健康和煤矿安全生产造成了严重的威协。由于放顶煤综采工作面具有开采强度大、尘源多、作用范围广、持续时间长等特点,给工作面粉尘防治带来了很大的难度。如何治理综采放顶煤工作面高浓度粉尘的危害,也是目前煤矿安全生产面临的重要课题。

2　综采放顶煤工作面粉尘综合防治技术

由于综放工作面采用独特的开采新工艺,使其产尘特点较以往综采面有所不同。它增加独有的放煤工艺,使工作面原有的机采单一煤流,变为机采、放顶煤两个煤流,致使工作面粉尘浓度有时高达2000～5000mg/m3。多循环的放煤工序,又使放煤产尘在整个作业期间持续时间长,弥漫范围大,针对此种情况,一方面采取煤层注水湿润煤体的方法,从根本上减少粉尘的产生;另一方面对不同尘源采取合理的防治措施,提高降尘效果。2.1　煤层预注水降尘

回采前预先注水湿润煤体,是国内外公认的减少煤层开采时粉尘产生量的最有效技术措施;同时对综采放顶煤工作面而言,还能起到软化煤体,减少回采过程中大块煤的垮

󰀁收稿日期:1999—07—02

　作者简介:吕品(1963—),男,安徽来安县人,1985年毕业于淮南矿业学院采矿工程专业,从事通风安全教学与科研工作,曾在公开出版的刊物上发表论文多篇。

63　　　　　　　　　　淮南工业学院学报　　　　　　　　　1999年19卷第3期落,提高工作面煤炭回收率的作用。煤的产尘的能力与煤质有关,也与煤水分含量及赋存条件等因素有关。煤层注水防尘就是通过提高煤的水分含量,达到降低煤的产尘能力的目的。但在工业性试验中发现,将普通综采面应用的煤层注水技术,应用在综采放顶煤的厚煤层中,有时达不到湿润顶煤的作用,在综放面放顶煤时产尘量仍很大。因此,必须对钻孔参数、注水方法和注水参数进行合理选择。如某矿8312综放试验工作面,煤层透气性差,难以注水,曾使用过普通的长钻孔(80～100m)静压注水,效果极不理想,后在综放工作面的中部沿顶板顺走向开掘了一条煤层注水巷道,并在该巷道内向回风巷和进风巷方向分别打平行于工作面的注水钻孔,进行动压注水,取得了较显著的降尘效果,另外在某矿7803综放试验工作面还利用由矿山压力和顶板下移影响而产生的次生裂隙带进行注水。因为,在此影响范围内煤层中存在较发育的次生裂隙,煤层的透气性大大提高,注水压力降低,注水效果明显,有效解决了以往对放煤部位煤层湿润差的难题。注水后煤层含水量由原来的(1.23%～1.35%)增大到(3.96%～4.5%),工作面降尘率提高到83%,尤其是放煤工序的降尘率由原来的10%提高到89.7%。不仅有效地抑制了煤尘,而且在提高顶煤回收率、延缓自然发火周期等方面起到了积极作用。2.2　采煤机内外喷雾降尘

采煤机割煤及向刮板输送机装煤时产生大量粉尘,约占工作面总粉尘量的50%～60%,加之产尘点处在工作面的主风流中,粉尘极易随风流扩散、传输。目前采煤机上使用的防尘措施主要是内外喷雾,由于喷雾水多为采煤机电机冷却用水,所以普遍存在喷雾水量不足,喷水压力过低的问题,再加上外喷雾喷头布置方式不合理,内喷雾喷嘴极易被水锈蚀和堵塞,喷雾效果极不理想,很难控制采煤机割煤时产生的粉尘扩散。为改善这一状况,在某矿7509综放试验工作面对采煤机内外喷雾系统进行了改进,增设了加压泵,将60%左右的水用于内喷雾,因为通过试验研究发现内喷雾比外喷雾降尘率高(约大30%),这不仅可获得最佳的降尘效果,而且能清除截齿磨擦产生火花引起灾害性事故发生的可能。对外喷雾进行重新设计布置,并在采煤机外侧用20mm以上厚度的胶皮设置风障,将煤壁侧高浓度含尘气流与人行道分开。在采煤机前后安装的分流臂上,以及采煤机上靠煤壁侧安装10个喷嘴,3个为SC502型实心锥形喷嘴,喷水压力为1.5MPa,流量为12.32L/min,7个为SC202型实心锥形喷嘴,喷水压力为1.5MPa,流量为6.48L/min,分别起到引射、抑制和净化采煤机含尘气流的目的。经实测采煤机司机处总粉尘降尘率达到了82%。2.3　放顶煤支架的降尘

放顶煤支架是综放面第二位主要尘源,它主要包括放顶煤和移架产尘。放顶煤时,产尘部位在液压支架刮板运输机处,尤其在放煤初始阶段产尘量大,但其分散度较低。在试验工作面仍采用喷雾降尘,并对原有的喷雾器结构做了改进,布置为双向多头喷雾,扩大喷雾范围。由于放煤口处断面小,风流流速低,所以在放煤口设置了半密封尘罩,控制煤尘扩散飞扬,提高了水雾捕尘效果,其降尘率达到85%。64吕品等:　　　　　　　　　　　综采放顶煤工作面粉尘的综合防治　　　　　　　　　　　　　　

液压支架移架时,产尘点多,产尘量大,分散度高,且又在采面主风流区,所以极易扩散。针对这一特点,选配了25套ZPJC-1型支架自动喷雾降尘装置(原选型支架未配)。使液压支架移架和放煤的喷雾降尘与操纵液压支架动作的液压系统联动,即一旦升、降、拉移支架,就能自动喷雾降尘,有效及时地捕集移架时的产尘,而又不增加操作工序,经实测降尘率达到81%。在7509综放试验工作面通过采取上述粉尘综合防治措施达到了很好的降尘效果,其最终测试结果详见表1、表2及图1、图2。

表1　7509综放面不同生产工序粉尘浓度分布

生产工序取　　样　　点

最小值

最大值平均值(mg/m3)(mg/m3)(mg/m3)采　煤　采煤机司机处

　5.0　52.5　26.31采　煤　采煤机下风侧10m人行道上7.5117.534.38放　煤　放煤口下风侧10m人行道上5.022.513.75放　煤　放煤口下风侧10m后溜道上10.050.026.60移　架　移架下风侧10m10.0130.052.50转载点　人行道上

　　/　　/24.13采煤放煤

回风巷中净化水幕后

3.3

11.0

7.15

表2　7509综放面不同生产工序的粉尘分散度

生产工序

取样地点

<2󰀁m2～5󰀁m5～10󰀁m>10󰀁m最小值

20.2040.46　14.90　　5.96采煤机司机处

最大值28.8958.9428.2410.51采煤

平均值24.4849.0419.776.71采煤机下最小值23.8235.58　10.66　　1.67

风侧10m最大值37.3359.2526.077.39人行道上平均值30.2750.1914.784.76放煤口下最小值22.8324.91　3.33　　0.33

风侧10m最大值56.0050.8027.408.67人行道上

放煤

平均值37.6740.7716.285.28放煤口下最小值37.0827.60　6.33　　1.33

风侧10m最大值50.0050.0021.928.44后溜道上

平均值42.7537.5715.934.75最小值

36.3037.28　5.92　　1.83

移架

移架下风侧5m最大值53.6650.0011.113.14平均值44.5245.317.682.49回风巷中最小值24.4737.06　6.39　　2.56

采煤放煤

净化水幕最大值53.9960.1212.395.77后

平均值

36.51

50.52

9.21

3.76

65　　　　　　　　　　淮南工业学院学报　　　　　　　　　1999年19卷第3期2.4　破碎机及转载点的降尘

破碎机产尘部位主要在破碎部,在试验工作面作用的防尘方法是将尘源全封闭,在出口处安装手动压气喷雾头,利用压气提高水的雾化度(压气压力为0.4MPa),进一步提高降尘效果。经实测破碎机处总粉尘降尘

率达到84%。

转载点处的降尘方法是采用半密封罩加图1　7509综放面各测点的粉尘平均粒径分布罩内喷雾,消除飞扬的浮尘,具体布置见图1#工作面放煤,回风道中距工作面下口21m3。为了提高除尘效果,控制含尘气流的外溢,处;　2#放煤口下风侧10m;　3#采煤机上部在密封罩进、出煤口安装了半遮式软风帘,并割煤,工作面中部测点;　4#采煤机处。且使罩内喷雾方向与煤流方向相反。降尘效果较好,降尘率达81%以上。

3　结语

3.1　要彻底改善综放工作面劳动环境条件,必须本着“标本兼治”的原则,根据综放工作面不同地点的产尘特点,采取相应的综合防治措施。上述采取的防尘技术,在试验工作面都达到了良好的防治效果。

图2　7509综放面质量累计分布

3.2　对综放工作面环境质量的正确评价,

不仅取决于工人作业环境粉尘浓度的大小,而且还取决于该环境中呼吸性粉尘浓度的大小,因为呼吸性粉尘对人的危害最大。从7509综放试验工作面测试结果,图1、图2可以看出,1～5󰀁m粒径的粉尘占全部浮游粉尘的比例约在80%以上,说明目前综放工作面的防尘系统对<5󰀁m粒径的粉尘防治是一个难点,今后

应加强对这一粒径范围内粉尘防治的研究,进一步提图3　转载点处的密封罩布置高综放工作面的环境质量。　　1—工作面输送机;2—软风帘;

　　3—密闭罩;4—喷头;

参考文献:

　　5—下顺槽输送机

[1]　将月姣.综采放顶煤工作面综合防尘现状及其发展[J].煤炭工程师,1997(2)[2]　卢鉴章.我国煤矿粉尘防治技术的新发展[J].煤炭科学技术,1996(7)

66吕品等:　　　　　　　　　　　综采放顶煤工作面粉尘的综合防治　　　　　　　　　　　　　　

Comprehensivepreventionandcontrolofdustattheworkingfacesofthefullymechanizedtopcoalcaving

LUPin,GAIYong,LIANGFan

neering;　3.HuainanBuildingExplorationCompany)

1

2

3

(1.Dept.ofResourcesExploitationandManagement;　2.HuainanMonitoringStationofCivilEnge-

Abstract:Withthespreadandapplicationofthefullymechanizedsublevelcavingtech-nology,thedifficultproblemsofpreventionandcantrollingthehighlydensedustattheworkingfacesarebecomingmoreserious.Tosolvetheproblem,basedonanalysisoftheeffectsofmanyvariousmeasuresofcuringdustattheworkingfaces,thisarticlesuggeststhattreatingadiseasebylookingintobothitsrootcauseandsymptoms'sthebasicprincipleofcontrollingthehighlyconcentrateddustatthefullymechanizedtopcoalcavingworkingfacesinacomprehensiveway.

Keywords:fullymechanizedtopcoalcavingworkingfaces;respirabledust;environmentquality;

comprehensivecontrol

(上接第41页)

Invertedanalysisonsplineboundarydisplacement

ofinhomogeneousviscoelasticmedium

123

TANBo-tao,GUOYi-di,PANGJian-youg

(1.FuyangTechniqueMonitoringBureau;　2.HuainanStandardQuotaStationofConstruction;　3.Dept.ofCivilEngneering)

Abstract:Byreformingthehomogeneousboundaryintegralequations,thenumeralso-lutionfromofinhomgeqeousviscoelasticmediumisestablishedinthispaper.Thewayisasfollowing:thefictitiousforcewhichisequaltotheinfluenceoftheinhomogeneousmediumisstretchedinthehomogeneousboundargintegralequations.Itmeetstheneedsoftheboundaryandregionconditionsoftheinhomogeneousmedium.Thealgebraice-quationisdispersedthroughtheuseofsplinefunction.TheInvertedanalysiscalculatingprocedureissimplifiedlarglyandreachingunanimitytosolvetheproblemofhomoge-neousmedium.

Keywords:inhomogeneousmedium;splinefunction;splineboundaryelement;invertedanalysisof

displacement

67