宗智強(qiáng)

[摘 要]文章提出在完善輕放開(kāi)采工藝中煤塵防止是難度最大的問(wèn)題之一，并根據(jù)多年的研究實(shí)踐總結(jié)出搞好輕放工作面煤塵的防治，要從減少煤塵產(chǎn)生、控制塵源已產(chǎn)生的煤塵擴(kuò)散和采取有效的除塵措施方面防治煤塵。

[關(guān)鍵詞]煤塵分布 煤層注水 綜合防塵

中圖分類(lèi)號(hào)：D645 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0001-01

輕放開(kāi)采工藝，由于其工作面具有單產(chǎn)高，效益好等優(yōu)點(diǎn)。在完善該工藝的各個(gè)技術(shù)關(guān)鍵中，煤塵防治是難度最大的問(wèn)題之一，由于輕型放頂煤工作面比一般工作面增加了一個(gè)放煤口和放煤輸送機(jī)，嚴(yán)重污染作業(yè)環(huán)境，工人長(zhǎng)期處于該環(huán)境下易患上職業(yè)病，并同時(shí)存有煤塵爆炸的隱患。

通過(guò)我礦多年的研究和實(shí)踐，搞好輕放工作面煤塵的防治，首先是盡量減少煤塵的產(chǎn)生，這主要是通過(guò)在輕放工作面實(shí)施煤層注水（增加其水分，減少煤塵產(chǎn)生）；其次盡量控制塵源已產(chǎn)生的煤塵擴(kuò)散；第三對(duì)工作面煤塵（已擴(kuò)散于風(fēng)流中）采取有效的除塵措施，盡量降低煤塵濃度，以減少其危害。

一、 輕放工作面煤塵分布及防治

在輕放工作面中，通過(guò)放煤、移架所產(chǎn)生的煤塵多為粗塵，細(xì)塵以下顆粒占的比例較少，而且由于架間及放煤口空間風(fēng)速較低煤塵容易下降，其影響范圍一般在下風(fēng)側(cè)10～15米范圍以?xún)?nèi)，超過(guò)此范圍，80～90%的煤塵已經(jīng)沉降。采煤機(jī)割煤產(chǎn)生的煤塵不僅量大，而且顆粒細(xì)，多為細(xì)塵及微塵，加之采煤機(jī)機(jī)道的風(fēng)速高于放煤口及架間，因此采煤機(jī)產(chǎn)生的煤塵難以沉降，影響范圍大。從前滾筒（進(jìn)風(fēng)側(cè)）中心的前方3米處采煤機(jī)產(chǎn)生的煤塵匯入風(fēng)流，然后到后滾筒（回風(fēng)側(cè)），風(fēng)流中的煤塵濃度逐漸增大，自后滾筒中心起至機(jī)后15米范圍內(nèi)，是采煤機(jī)產(chǎn)生導(dǎo)致風(fēng)流中煤塵濃度最大的區(qū)域，超出此范圍，煤塵濃度逐漸降低。

（一）煤塵預(yù)注水減少煤塵產(chǎn)生

煤層注水是輕放工作面減少煤塵產(chǎn)生的最根本、最有效的措施。如果煤層注水實(shí)施較好的工作面，可以使總煤塵濃度減少75～85%，呼吸性煤塵濃度減少65%以上。煤層注水是通過(guò)鉆孔并借助于水的壓力，將壓力水注入煤層中，使煤層得到預(yù)先濕潤(rùn)，增加煤體的水分，減少采煤時(shí)的粉塵產(chǎn)生量的一種技術(shù)。由于放頂煤工作面要求濕潤(rùn)煤體較厚，其鉆孔布置及鉆孔參數(shù)都與普通綜采有所不同。

煤層可以認(rèn)為是孔隙質(zhì)組成的煤塊群和裂隙系統(tǒng)組成的孔隙一裂隙結(jié)構(gòu)。根據(jù)煤層的結(jié)構(gòu)及水在煤層中的流動(dòng)特性，將煤層看作是裂隙、孔隙二重介質(zhì)模型。并將裂隙分為溝通大裂隙、孔隙、組合孔隙、死端孔隙和微孔隙。水在溝通裂隙中是層流滲透，在組合孔隙中既有滲透又有毛細(xì)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，在死端微孔隙中則主要是毛細(xì)和分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。由于煤層中微孔隙也就是在其中產(chǎn)生毛細(xì)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的孔隙占75%～85%（不同煤層有不同），因此不能用傳統(tǒng)理倫來(lái)描述，必須考慮水在微孔隙中的運(yùn)動(dòng)，即需要考慮毛細(xì)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)對(duì)水分增加的影響。煤層注水的壓力應(yīng)大于裂隙中瓦斯壓力，而小于煤層被水壓裂的壓力，防止煤層壓裂后水跑掉。

要提高注水效果，必須使其適應(yīng)輕放工作面煤層的物理力學(xué)性質(zhì)及工藝特點(diǎn)。與之相適應(yīng)的注水鉆孔應(yīng)具有以下特點(diǎn)：第一注水鉆孔在推進(jìn)方向的位置有可能處于采動(dòng)應(yīng)力影響區(qū)，裂隙及煤體滲流特征在此范圍是變化的；第二由于整個(gè)采高范圍內(nèi)的煤體采放均產(chǎn)生煤塵，所以該范圍的煤體均需預(yù)濕。掌握裂隙發(fā)育的規(guī)律進(jìn)行煤體注水，將有利于減少工作面煤塵產(chǎn)生。

煤層注水鉆孔布置及鉆孔參數(shù)

鉆孔布置根據(jù)不同的注水方式分為雙巷鉆孔和單巷鉆孔布置，鉆孔參數(shù)有鉆孔方向、傾角、深度等。

雙巷鉆孔布置是在運(yùn)輸巷和運(yùn)料巷中均打鉆孔進(jìn)行注水。厚煤層注水鉆孔布置不同于薄及中厚煤層在距工作面兩巷同距離的斷面上，由于煤層厚度較大，布置兩個(gè)或兩個(gè)以上鉆孔，稱(chēng)為扇形鉆孔，這主要取決于煤層各向特征的情況。如果煤層的滲透性較優(yōu)，在同一個(gè)斷面上布置一個(gè)鉆孔就能濕潤(rùn)整個(gè)煤體，布置一個(gè)鉆孔就可以，但為了打鉆孔施工方便和注水孔之間不互相串水，鉆孔要錯(cuò)開(kāi)2m或更大距離，并且封孔深度要超過(guò)10m。

單向鉆孔布置方式是只在運(yùn)輸巷或運(yùn)料巷布置鉆孔的方式。這種注水方式鉆孔深度要求較深，一邊留出20m～25m的煤柱，否則不能有效濕潤(rùn)整個(gè)工作面的煤體。

（二）采煤機(jī)采用高壓噴霧進(jìn)行降塵

采煤機(jī)割煤是輕放工作面產(chǎn)塵最大且最難控制的塵源，采煤機(jī)截齒在切割煤體過(guò)程中，截齒與煤體接觸處，產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，使煤體局部粉碎，隨著截齒切割運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，粉碎的范圍擴(kuò)大并被壓實(shí)，在它的周?chē)a(chǎn)生擠壓區(qū)、彈性變形區(qū)，并產(chǎn)生裂紋。當(dāng)裂紋擴(kuò)散到邊界，大塊煤崩落，煤塵以一定的速度溢出。在滾筒割煤的整個(gè)過(guò)程中，這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，煤塵連續(xù)產(chǎn)生。由于其隨時(shí)間移動(dòng)并處于風(fēng)流之中，煤塵易于擴(kuò)散飛揚(yáng)。

目前我國(guó)用采煤機(jī)采用的內(nèi)外噴霧一般屬低壓滅塵方式，由于水壓較低，出水口處呈現(xiàn)霧化效果較差，同時(shí)出現(xiàn)噴嘴堵塞，達(dá)不到預(yù)期效果。為此我們對(duì)采煤機(jī)的低壓噴霧改為高壓噴霧。高壓噴霧，從噴嘴噴出的高速水流，在很短距離上就形成霧粒，并在霧粒后形成一股氣流。噴霧降塵的實(shí)質(zhì)是水滴（水霧）碰上懸浮煤塵并吞并它們。由于高壓噴霧摩擦強(qiáng)烈并且水分分布大、霧流速度大，故其降塵效果大大優(yōu)于低壓噴霧。

采煤機(jī)高壓噴霧系統(tǒng)由高壓泵、輸水管路、高壓閥門(mén)和高壓噴頭等組成，高壓輸水管在巷道中用直徑25mm高壓鋼管到工作面后采用高壓膠管夾入到電纜中隨采煤機(jī)移動(dòng)而拖動(dòng)，將高壓噴頭安裝在采煤機(jī)上，噴霧霧流可以有效的覆蓋滾筒割煤產(chǎn)生的煤塵。其效果見(jiàn)表1.

（三）液壓支架移架和放煤自動(dòng)噴霧

放煤口和移架自動(dòng)噴霧，是指在液壓支架上安裝噴霧控制閥。當(dāng)降柱和放煤時(shí)，通過(guò)支架的液壓系統(tǒng)輸送給控制閥一液壓信號(hào)，控制閥水路開(kāi)啟實(shí)現(xiàn)噴霧降塵；移架和放煤過(guò)程中繼續(xù)噴霧，當(dāng)升柱和關(guān)閉放煤時(shí)，支架的液壓系統(tǒng)又輸送給控制閥一信號(hào)，關(guān)閉水路停止噴霧，從而實(shí)現(xiàn)放煤和移架的自動(dòng)噴霧降塵。該閥是既可控制移架又可控制放煤的自動(dòng)噴霧降塵裝置。

（四）運(yùn)輸各轉(zhuǎn)載點(diǎn)封閉式噴霧降塵

生產(chǎn)過(guò)程中，運(yùn)煤各轉(zhuǎn)載點(diǎn)的降塵效果也是非常重要的。為保證各轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧效果及裝置的可靠性，在轉(zhuǎn)載點(diǎn)輸送機(jī)機(jī)頭處安裝了ZDW-40型自動(dòng)噴霧裝置，輸送機(jī)機(jī)頭安裝的自動(dòng)噴霧裝置由輸送機(jī)帶動(dòng)，其閥門(mén)的開(kāi)啟程度與輸送機(jī)的負(fù)荷情況一致，只有輸送機(jī)在出煤運(yùn)行時(shí)，水才噴到煤體上，若輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)，噴霧裝置立即切斷水源。

（五）輕放工作面綜合防塵

輕放工作面是一個(gè)塵源多而又散的各種場(chǎng)所，必須對(duì)整個(gè)工作面實(shí)施綜合防塵措施，才能夠使整個(gè)工作面的煤塵有效的降低。

二、結(jié)論

（1）煤層注水是減少煤塵產(chǎn)生的最根本有效的措施。它不僅利于降塵，還可以預(yù)防沖擊地壓及煤與瓦斯突出，軟化頂煤減少大塊煤量，提高回收率?；簩咏档颓懈钅芰考胺阑鸾禍氐取?/p>

（2）采煤機(jī)高壓噴霧是采煤機(jī)處噴霧較理想的方式，它具有射程遠(yuǎn)、霧粒細(xì)、渦流強(qiáng)度大、降塵好等優(yōu)點(diǎn)。

（3）輕放工作面必須實(shí)施綜合防塵技術(shù)，才能有效的控制煤塵，減少其危害。

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