井工煤矿大采高综采面煤尘治理技术实践
摘要：煤尘具有很大的危害性，为了保护煤矿职工的安全和健康，文章结合现代化采煤方式研究和介绍了井工煤矿大采高综采工作面在煤尘治理方面的实践创新以及取得的效果，对我国煤矿综采面煤尘治理具有一定的参考价值，从而有利于保护煤矿职工的身心健康和正常的安全生产。
下载论文网 关键词：井工煤矿；综采面；煤尘治理；职业病危害防护；除尘技术 中图分类号：TD714 文献标识码：A 文章编号：1009—2374（2014）17—0122—03 1 概述 在综合机械化采煤过程中，煤炭的截割、支护、装载和转载过程是产生煤尘的主要环节，采煤工作面是主要尘源，也是容易发生煤尘灾害的地点。
煤尘的主要危害是引发员工煤肺病和煤尘爆炸，通常来讲煤尘粒径在5μm以下的能进入人体肺泡区并能引发煤肺病的颗粒物称为呼吸性煤尘，粒径小于lmm的煤粒均可以参与爆炸，其中粒径在30～75μm的煤尘爆炸性最强。
职业病危害防护是煤矿安全监察机构的一项主要职责。
目前，治理煤尘的基本手段，一是对煤体进行注水，减少开采过程中的原始煤尘发生量，但是对于煤层含水量大于4%的煤层进行注水后效果不大明显；二是对可能产生的浮游煤尘的所有地点实施喷雾、洒水和对沉积煤尘实施清洗等措施，减少煤尘飞扬的数量和时间。
综采工作面是煤矿产尘的最主要地点，随着我国煤矿机械设备不断的升级发展，综采工作面的采高也在不断加大，目前最大采高已达到7m，工作面长度达到301m，生产能力不断扩大，效率也不断提升，但随之带来的是综采工作面的煤尘量也大幅上升，从而增加了作业人员煤肺病和煤尘爆炸事故的发生概率，因此，井工煤矿综采面煤尘的科学有效治理对于保护职工身心健康以及保证煤矿正常的安全生产具有重要意义。
2 综采面煤尘治理技术 综采工作面最常用的除尘技术是在采煤机上安装内外喷雾系统和架间喷雾进行除尘，但是除尘效果仍然不佳，仍不能将空气中的煤尘浓度降到国家标准以下，需要采取多种有效的防尘技术措施进行综合治理。
2.1 利用热释电红外喷雾技术净化进风流 在煤矿辅助运输进风流巷道中，喷雾洒水过程中会产生大量的雾气，影响巷道的能见度，最终严重影响井下辅助运输的安全行车，为达到既能高效降尘，又不影响辅助运输的行车安全，我们在综采工作面的进风巷道安装定时热释电红外喷雾装置，当有人或车辆通过时能够自动停止喷雾洒水，人或车辆过后继续喷雾。
该装置利用热释电传感器、喷洒定时器及微电脑定时器控制防尘水幕的工作状态；GUR8热释电传感器分别安装在喷洒水幕的上风侧和喷洒水幕的下风侧各50米处，本传感器用于车辆红外及热源感应，有效距离8米，当传感器捕捉车辆信号后将信号上传至主控制器，主控制器命令DHF20/7电动球阀关闭，水幕停止喷洒，停止喷洒的时间可以根据现场情况人为设定。
实现巷道连续除尘，又不影响行人行车的安全，同时保持进风流中有较高的空气湿度。
具体设备布置如图1所示： 图1 热释电喷雾设备布置图 2.2 通过合理控制工作面风速来降低工作面的煤尘浓度 通过稳定流动的空气将综采面悬浮的煤尘带走，风速过低，粗粒煤尘将与空气分离下沉，不易排出；风速过高，会将落尘重新扬起，增加空气中的煤尘浓度。
经过现场实际测量，采高7m、长度301m的综采面配置风量为2571m3/min，控制综采面支架至煤壁间的风速在1.5～2.0m/s之间，能够获得最佳的除尘效果。
2.3 采用采煤机高压外喷雾技术，大大增加降尘效果 在采煤机两摇臂增设一道高压外喷雾装置，该装置可实现自动化工作，其自动增压系统把水压可以提高到10MPa以上，单个喷嘴流量达到7.2L/min以上，喷雾降尘器形成高压雾化围幕将产尘源完全覆盖，用少量的水达到极佳的降尘效果。
2.4 在液压支架上安装负压诱导除尘装置来进行捕尘 工作面每10台支架安装1套自动负压诱导除尘装置。
该装置采用气水混合式喷雾，每个喷头连接水管和气管，喷头产生的高速汽雾射流可以在其周围形成一个负压区，并产生很大的雾团，将带尘的空气诱导到雾团内，小雾粒击中雾团内的煤尘并将其捕捉润湿，润湿后的尘粒随雾粒聚集而沉降。
悬浮的含尘雾粒被除尘风机吸入到喷雾的风道内，再经过除尘风机系统过滤后，煤尘在风机内部离心分离以水煤泥的形式排出。
在安装时将负压诱导除尘装置的开关与支架护帮板的打开与收回联动，实现收架、移架时自动喷雾，消减支架间隙洒落的煤尘。
并在装置上加装三通和阀门，可在自动启停的基础上人为控制喷雾时间。
该方法雾化效果显著，能够成功地使悬浮尘粒表面实现气相到液相的转变，大幅度地提高了除尘风机系统的除尘效率。
雾化颗粒小，水滴颗粒可小到10μm，用水量少，对煤质基本无影响，耗水量是传统方法的1/5。
负压诱导式除尘系统喷雾头水压在0.1MPa时，其雾化及除尘效果最佳。
2.5 在喷雾水中添加降尘剂，提高除尘效果 在综采煤机的喷雾用水中添加降尘剂，该降尘剂主要由抗静电剂、湿润剂、发泡剂、增重剂、金属防腐剂五部分组成，能够消除煤尘与水雾颗粒之间的静电斥力，加速水雾颗粒与煤尘颗粒的结合，增大了煤尘的颗粒重量，加快其下沉速度，从而有效抑制煤尘飞扬，降低巷道内的煤尘浓度。
此外该降尘药剂对皮肤无刺激性，对眼部无刺激性，人体吸入无毒，其中还有少量的金属防腐剂，降低设备维护费用，增加设备的使用寿命。
图2 煤尘在线监测与自动喷雾降尘装置示意图 此外，该装置在喷雾洒水过程中，如果有人员通过，ZP12.5光电传感器能够根据感应到的红外信号，向电源控制箱发出开关电信号，电源控制箱发出关闭电磁阀信号，暂停洒水，人员通过后自动恢复洒水状态，实现自动控制。
同时该装置可接入到kJ2000N安全监控系统中，将现场实时监测煤尘浓度数据上传，通过远程地面监控软件实现煤尘浓度在线监测、井下洒水状态监测和远程控制，数据统一存储便于宏观分析。
2.7 利用反冲洗过滤器净化防尘用水，提高雾化效果 根据防尘用水管路系统中各主支管路口径的不同，分别安装双通互补反冲洗过滤器，保证水的清洁，使水中悬浮物的含量符合相关标准，起到防堵、过滤、优化、清洁的作用，提高雾化效果和降尘效果。
其工作原理如图3所示，反冲洗过滤器具有两路供水通道，当一个通道出现问题后可换至另一通道，同时改变水流方向，反向冲洗过滤器，实现自清洗，而且不会影响正常工作。
使用反冲洗过滤器后，水中悬浮物明显减少，配合使用陶瓷喷头，基本消除了水幕喷头堵死的现象，能够长时间保持较好雾化效果，降低粉尘浓度的同时，缩减了员工的维护工作量。
图3 反冲选过滤器原理图 2.8 佩戴防尘口罩，减少人体吸入煤尘量，保护作业人员的身心健康 井下作业人员佩戴个体防尘用具是搞好防尘、免受矿尘危害的最后一道关口，所以井下作业的全部员工必须佩戴防尘口罩，特别是综采面煤机司机和支架工人因作业环境煤尘浓度偏大，故佩戴全面型防尘罩，长时间使用也不会出现呼吸困难、汗水不便于擦拭等情况；对于作业环境相对较好的转载点、运输巷、回风巷作业人员则佩戴半面型防尘口罩，每班班前更换滤棉，保证口罩的滤尘效果。
3 结语 参考文献 [1] 王德明.矿井通风与安全[M].徐州：中国矿业大 学出版社，2007. [2] 史兴国.煤矿粉尘的控制[J].金属矿山，2009， （S1）. [3] 袁河津.《煤矿安全规程》专家解读（2011年修订 版）[M].徐州：中国矿业大学出版社，2011. [4] 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会.矿井煤尘防 治技术[M].北京：煤炭工业出版社，2007. 作者简介：刘百强（1969―），男，陕西黄陵人，陕西煤矿安全监察局榆林分局监察室主任，工程师。