大阳泉煤矿8128综放工作面除尘技术探讨_郝军.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：为了治理大阳泉煤矿8 1 2 8综放面高浓度粉尘问题，分析了综放工作面主要产尘地点，实测了人行道中的呼吸带高度处呼吸性粉尘占比，基于此提出了采煤机滚筒、液压支架喷雾降尘和回风巷全断面水幕帘综合降尘措施。结果表明，回风巷水幕帘后全尘和呼尘浓度被降低至3 4mg/m3和1 7.5mg/m3，降尘率达到了9 5.9%和9 5.8%，采煤机下风向1 0m处除尘率均超过9 5%，剩余浓度仅为6 4.5mg/m3和2 7.1mg/m3。关键词：综放工作面；粉尘；除尘技术；应用效果中图分类号：TD7 1 4+.4文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 1 6 8-0 3Discussion on Dedusting Technology at 8128 Fully-mechanized Caving Face of Dayangquan CollieryHao Jun(Dayangquan Coal Co.,Ltd.,Yangquan,Shanxi 045000)Abstract:To control the high-concentration dust at 8128 fully-mechanized caving face of Dayangquan Colliery,the authorproposes the comprehensive dedusting measures of spraying dedusting in shearer drum and hydraulic support and full-sectionwater curtain in ventilation roadway by analysis of dust arising spots and field testing of respirable dust ratio in the height ofrespiratory zone in walkway,which is proved to reduce the concentration of full dust and respirable dust to 34 mg/m3and 17.5mg/m3respectively with dustfall efficiency of 95.9%and 95.8%in water-curtained ventilation roadway,and dust removalefficiency of 95%in 10-meter downwind of shearer,with remaining concentration of 64.5 mg/m3and 27.1 mg/m3.Key words:fully-mechanized caving face;dust;dedusting technology;application effect大阳泉煤矿 8128 综放工作面除尘技术探讨郝 军（大阳泉煤炭有限责任公司，山西阳泉0 4 5 0 0 0）18128综放面概况阳 泉 南 煤 集 团 大 阳 泉 煤 矿 设 计 产 量 为0.4 5M t/a。8 1 2 8综放面属于1 5#煤层，分布在矿井的南部，其北边是该煤层的轨道巷，西面是8 1 3 0采空区，东面为8 1 2 6采空区，上方距4 0m位置为第1 2#煤层。1 5#煤层的厚度是5.6m，倾角为0 7，煤尘没有爆炸性，自燃倾向性为第I I I类，属不易自燃煤层。煤种为无烟煤，工业分析结果如表1所示。工作面走向可采长度8 4 5m、倾向1 3 3m，总面积约为1 1 26 9 7m2，供风量为10 0 0m3/m i n。工作面采用M G 3 0 0/7 2 0-A WD 1型电牵引采煤机割煤，割煤总高度为2.7m，每次割煤深度为0.6m，采放比为1:1.0 9，割煤一刀以后将支架前移放顶煤。表1煤种工业分析结果水分/%灰分/%挥发分/%固定碳/%2.1 11 2.7 17.7 77 7.4 128128综放工作面产尘特点根据第1节工作面采煤方式可以看出，8 1 2 8综放工作面采煤过程是先由采煤机截割2.7m高的煤体，支架随采煤机前移后，顶部剩余的2.8m煤层从支架后方跨落，经过刮板运输机运走。从这一采煤过程可以看出，该工作面产尘的主要地点有3个部分，分别是采煤机滚筒旋转截割煤体高强度产尘、液压支架随采煤机前移架间落尘、液压支架后方落煤碰撞产尘。虽然产尘地点较多，但对作业人员有威胁的主要是液压支架下方的人行道内粉尘，尤其是在该区域工人呼吸带高度处的呼吸性粉尘危害最大1-3。为了研究该区域内的粉尘分布情况，现场布设了多个粉尘在线检测仪，实时测定截割过程中的粉尘浓度，结果如图1所示。可以看出，采煤机后滚筒截割产生的粉尘会比前滚筒割煤时的粉尘更早进入人行道内部，这也是图1（a-d）中的曲线存在两个峰值的原因。当采煤机距进风口（Pr l）2 5m时，呼尘占比的第一个峰值出现1 6 8江西煤炭科技2023年第1期在距离进风口3 0 4 0m范围内，第二个峰值出现在5 5 6 5m范围内。而且随着采煤机远离进风口，峰值处和采煤机的距离逐渐增加，这可能是由于进风口附近风流比较紊乱，粉尘更容易扩散至人行道处，距进风口越远机道内的风流越平缓，粉尘会随风流移动至较远处，会在全断面中扩散。同时还可以看出，随着采煤机远离进风口，人行道内呼吸带高度处的细微粉尘颗粒占比逐渐降低，且几乎没有直径为8 0 m的粉尘颗粒，说明其在机道内就已经沉降下来了。图1人行道内粉尘浓度分布3降尘技术及效果3.1降尘技术应用根据前文对产尘特性的分析可知，主要降尘区域应是采煤机滚筒和支架人行道内呼吸性粉尘浓度占比较高的位置。由于采煤机滚筒割煤作业强度较大，滚筒上自带的内喷雾喷嘴容易出现堵塞、破损等问题，降尘效果不佳4-5。外喷雾成为主要的降尘手段，如图2所示。将外喷雾喷头沿着滚筒摇臂上下两侧布置，并且在摇臂最前段的滚筒旋转轴附近沿着圆周均匀布置，间隔为3 6 共布置1 0个喷头，使喷射的雾滴场可以覆盖滚筒四周。喷嘴安装角度和雾化角度都根据滚筒实际位置确定，雾化角度为5 7，安装角度斜向滚筒外边缘处。摇臂上下两侧均安装喷头进行粉尘治理。喷头喷射的雾滴流场为平扇形，喷嘴孔径为2.5mm，喷射距离为2m，流量为6L/mi n，单个喷嘴喷出的雾滴流场如图3所示。图2采煤机摇臂喷嘴布置图3采煤机滚筒喷雾流场形态由于液压支架的移架过程也是产生粉尘的主要地点，因此需要对其进行治理。大阳泉8 1 2 8综放面采用的支架平均宽度为1.8m，两台支架之间的中心距离为1.8 5m，平均初撑力为80 0 0k N。支架架间喷雾安装如图4所示。粉尘主要从两台支架中间掉落，因此喷头安装在每台支架顶部的侧面，喷嘴和支架顶板的边缘相距约0.1m，在顶板处均匀分布，喷射中心线与竖直方向的夹角为3 0，朝向人行道处，喷嘴孔径为1.5mm，雾化角度为6 1.6，供水量为5L/m i n，喷射流型为平扇（a）Pr l=2 5m（b）Pr l=3 5m（c）Pr l=4 5m（d）Pr l=5 5m（e）Pr l=6 5m1 6 9江西煤炭科技2023年第1期形。割煤时，在采煤机前滚筒前方的3架支架回收护帮板，同时采煤机后滚筒后方的2架支架前移支撑顶板和侧帮。在顺风割煤的情况下，采煤机司机在采煤机的上风侧随之移动，此时可以同时打开采煤机前侧与后滚筒后侧共8台液压支架上固定的喷雾装置。如果采煤机前移至与打开喷雾的支架相同位置时，则关闭该位置处的喷雾，同时新开远端支架的喷雾，这样能够实现采煤机前后始终保持4台支架喷雾长时间打开，既能够治理支架移架过程中掉落的粉尘，又能对风流扩散进人行道内的采煤机割煤产尘进行控制。当逆风割煤时，采煤机司机位于采煤机下风测，此时如果打开采煤机后方支架的喷雾会对司机工作视线有很大影响，同时还会增加人行道内的湿度，恶化司机作业环境，因此采煤机后方的支架喷雾无需开启，仅开启前滚筒前方的四台液压支架喷雾。图4液压支架喷雾安装支架随工作面推进整体前移后，顶煤从支架后部跨落，此时大量煤体掉落至地面碰撞破碎产生粉尘，同时还会使地面原有的沉积粉尘再次扬起。由于这部分粉尘产生沿整个工作面，且冲击较大，因此难以直接针对产尘地点进行治理。由于该部分粉尘会在采煤面风流的作用下向回风巷移动，因此在回风巷距离工作面3m处设置了一道全断面水幕帘，在水幕帘上固定6个与液压支架喷嘴相同的雾化喷嘴，流量为1 0L/m i n。雾滴在捕尘帘上形成水膜，粉尘通过时被水膜润湿包裹，最终沉降至地面。3.2降尘效果分析利用综合降尘措施以后，对8 1 2 8综放面的粉尘治理效果进行了测试。测定地点根据我国关于工作地点粉尘测定的标准要求，定在采煤机下风方向1 0m处和回风巷与采煤面相交5m处。测尘过程中利用2个直读式粉尘测量仪同时测量呼吸性粉尘和总粉尘浓度，分别测量了没有开启任何降尘措施和使用了综合降尘措施以后的粉尘浓度，每个条件测3次取平均值。测尘结果如表2所示，除尘率按照公式（1）计算。=c1-c2c11 0 0%（1）式中：为除尘率，%；c1为没有降尘措施时的粉尘浓度，mg/m3；c2为采用综合降尘措施后的粉尘浓度，mg/m3。表2各测尘点粉尘浓度测尘位置序号没有降尘措施采用综合降尘措施后全尘浓度/（mgm-3）呼尘浓度/（mgm-3）全尘浓度/（mgm-3）呼尘浓度/（mgm-3）112 9 5.35 5 6.45 6.42 4.7211 0 6.85 7 8.96 1.82 5.4314 7 9.16 0 0.27 5.23 1.2平均值12 9 3.75 7 8.56 4.52 7.1除尘率/%-9 5.09 5.318 9 8.24 5 7.93 8.91 8.627 6 6.44 0 0.13 2.71 7.338 0 2.93 9 4.33 0.51 6.7平均值8 2 2.54 1 7.43 4.01 7.5除尘率/%-9 5.99 5.8采煤机下风方向1 0m回风巷和采煤面交界处5m从实测数据可知，回风巷入口处原始全尘浓度高达8 2 2.5m g/m3，呼尘浓度高达4 1 7.4m g/m3；采煤机下风测1 0m处粉尘浓度更高，总粉尘平均浓度达到了12 9 3.7m g/m3，呼吸性粉尘浓度为5 7 8.5m g/m3。利用了综合降尘措施以后，回风巷水幕帘后的总粉尘浓度被降低到3 4m g/m3，降尘率达到了9 5.9%，呼吸性粉 尘 浓 度 降 低 至1 7.5m g/m3，降尘率为9 5.8%；采煤机下风向1 0m处的全尘和呼尘降尘率都超过了9 5%，剩余浓度仅为6 4.5m g/m3和2 7.1m g/m3。4结论1）8 1 2 8综放工作面开采过程中主要产尘的地点来自采煤机滚筒割煤、液压支架移架、液压支架后方放顶煤，采煤机后滚筒割煤产生的粉尘进入人行道内的时间比前滚筒产生的粉尘更短。2）综合降尘措施下，8 1 2 8回风巷水幕帘后全尘和呼尘浓度被降低至3 4m g/m3和1 7.5m g/m3，降尘率达到了9 5.9%和9 5.8%，采煤机下风向1 0 m处 除 尘 率 均 超 过9 5%，剩 余 浓 度 仅 为6 4.5m g/m3和2 7.1m g/m3。（下转1 7 3页）1 7 0江西煤炭科技2023年第1期参考文献：1 李培育.9 1 0 7综采面通风除尘技术优化与应用J.江西煤炭科技，2 0 2 2（2）：1 5 3-1 5 5.2 屈会军.综采工作面综合防尘技术应用分析J.江西煤炭科技，2 0 2 2（2）：1 5 6-1 5 8.3 宋晓栋.综采工作面通风系统优化应用J.江西煤炭科技，2 0 2 2（2）：1 6 2-1 6 4.4 黄晓鹏.5 1 5 0 5顺槽防尘技术方案及应用效果J.江西煤炭科技，2 0 2 2（1）：1 8 3-1 8 5.5 刘丁豪.辛置煤矿掘