王國法，張崇宏

(1.天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京100013; 2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室 (煤炭科學(xué)研究總院)，北京100013;3.兗礦集團綜機管理中心，山東鄒城273500)

綜述

煤礦綜采和綜放工作面降塵與清潔生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展

王國法1，2，張崇宏3

(1.天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京100013; 2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室 (煤炭科學(xué)研究總院)，北京100013;3.兗礦集團綜機管理中心，山東鄒城273500)

分析我國綜采和綜放工作面煤層治理現(xiàn)狀，介紹澳大利亞煤礦煤層控制標(biāo)準(zhǔn)和美國著名的二十英里煤礦礦井降塵和清潔生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及技術(shù)特點，探討煤礦降塵技術(shù)基礎(chǔ)研究和煤礦清潔生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向，提出綜采綜放工作面降塵系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)方案。

綜采和綜放;工作面降塵;清潔生產(chǎn);降塵系統(tǒng)

煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中產(chǎn)生大量煤塵，煤塵是煤礦生產(chǎn)中的六大災(zāi)害之一。煤塵不但嚴(yán)重危害煤礦井下職工的健康，而且存在煤塵爆炸等嚴(yán)重的事故隱患，煤塵沉積粘附在井下設(shè)備和精密儀器上，會加速機械設(shè)備的磨損，縮短精密儀器的使用壽命。綜采和綜放工作面是煤礦生產(chǎn)集中作業(yè)點，也是主要產(chǎn)塵源，綜采和綜放工作面通過降塵實現(xiàn)清潔生產(chǎn)是國內(nèi)外煤礦和煤礦職工共同追求的目標(biāo)。世界主要產(chǎn)煤國家以法規(guī)或規(guī)程的形式規(guī)定了煤礦井下工作面煤塵標(biāo)準(zhǔn)，然而，我國大多數(shù)煤礦長期達不到限制標(biāo)準(zhǔn)要求，一些煤礦對工作面降塵不重視，甚至沒有采取充分的降塵措施。根據(jù)測定，在沒有采取有效防塵措施的情況下，綜采工作面的粉塵濃度可達2500～3000mg/m3，而綜放工作面粉塵情況則比一般的綜采工作面更為嚴(yán)重，綜放面內(nèi)產(chǎn)塵量可達礦井總塵量的60%以上，采煤機割煤、移架和放煤等工序平行作業(yè)時，有些煤礦個別瞬時原始總粉塵濃度甚至高達8000～10000mg/m3，即使采取措施，多數(shù)工作面的粉塵情況依然相當(dāng)惡劣，采煤機下風(fēng)側(cè)粉塵濃度最大可達1000mg/m3以上。上述這些粉塵濃度數(shù)據(jù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

新世紀(jì)以來，我國煤炭開采技術(shù)水平大幅提高，綜合機械化采煤工藝得到了普遍的應(yīng)用，厚煤層大采高長壁開采技術(shù)和放頂煤長壁開采技術(shù)居國際領(lǐng)先水平。隨著煤炭工業(yè)開采技術(shù)水平的進步，生產(chǎn)率的大幅提高，粉塵對工人職業(yè)健康的危害日益凸顯出來。深入研究煤塵產(chǎn)生與擴散規(guī)律和降塵原理，開發(fā)煤塵綜合治理技術(shù)和自動化高效降塵系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦清潔生產(chǎn)已成為煤礦技術(shù)進步的重要目標(biāo)。

1 我國綜采和綜放工作面煤塵治理現(xiàn)狀

我國《煤礦安全規(guī)程》2011版《煤礦作業(yè)場所職業(yè)危害防治規(guī)定 (試行)——煤礦井下粉塵綜合防治技術(shù)規(guī)范—AQ1020－2006》和《煤礦采掘工作面高壓噴霧降塵技術(shù)規(guī)范—AQ1021－2006》分別對煤塵規(guī)定了限制標(biāo)準(zhǔn)?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定呼吸性粉塵、全塵濃度標(biāo)準(zhǔn)，等效8小時內(nèi):游離二氧化硅含量10%以下;呼吸性粉塵濃度3.5mg/m3以下;全塵濃度10mg/m3以下?！睹旱V作業(yè)場所職業(yè)危害防治規(guī)定 (試行)》中規(guī)定呼吸性粉塵、全塵濃度標(biāo)準(zhǔn)，等效8小時內(nèi):游離二氧化硅含量5%以下;呼吸性粉塵濃度5mg/m3以下;全塵濃度10mg/m3以下。

我國自“七五”期間，研究綜采工作面綜合防塵技術(shù)，重點解決了長鉆孔煤層注水和液壓支架噴霧降塵等技術(shù)。一些先進礦井一直比較重視工作面煤塵治理，但大多數(shù)煤礦對煤塵治理和清潔生產(chǎn)的意識還不夠強，措施不到位，綜采和綜放工作面煤塵普遍超過安全規(guī)程要求，距國外先進水平有較大差距。目前，國內(nèi)綜放工作面粉塵的防治主要通過三方面實現(xiàn):一是在采煤之前，通過注水工藝來提高煤體的潤濕性或采取合理的開采工藝來實現(xiàn)降低煤體產(chǎn)塵的可能性;二是在開采時，利用特定的防塵技術(shù)控制塵源，使粉塵存在于特定的空間和位置，不能進一步擴散;三是利用相關(guān)除塵技術(shù)或設(shè)備，及時地把產(chǎn)生的粉塵過濾或排除掉。依據(jù)這三方面，綜放工作面防塵技術(shù)主要有以下幾種:

(1)煤層預(yù)先注水防塵 煤層預(yù)先注水濕潤煤體是采煤工作面防塵的基本措施，目前我國已經(jīng)有較多的應(yīng)用。煤層預(yù)先注水基本防塵機理是通過打鉆孔向煤體中注水，提高煤體的含水量和潤濕性，從而減少采煤時粉塵的產(chǎn)生。

(2)采煤機噴霧防塵 機械化采煤中，尤其以采煤機產(chǎn)塵最為突出，采煤機滾筒割煤及向刮板輸送機裝煤時產(chǎn)生大量的粉塵，成為綜放工作面防塵的重點。采煤機割煤時采用滾筒搖臂徑向霧屏及液壓支架探梁輔助噴霧降塵技術(shù)、采煤機內(nèi)、外噴霧降塵技術(shù)、采煤機高壓噴霧負(fù)壓二次降塵技術(shù)，而采煤機滾筒內(nèi)噴霧效果差的問題一直沒有解決。

(3)液壓支架移架自動噴霧降塵 液壓支架在降柱和前移過程中的產(chǎn)塵量約占整個工作面產(chǎn)塵量的30%左右，有的高達900～1600mg/m3。研制了液壓支架自動噴霧控制閥，實現(xiàn)了液壓支架在降柱、移架、推溜過程中的自動噴霧除塵，獲得較廣泛的應(yīng)用。

(4)放煤自動噴霧降塵 放煤時的產(chǎn)塵量較大，約占整個工作面產(chǎn)塵量的30%以上。采用在放頂煤支架后部放煤機構(gòu)處安裝放煤自動噴霧控制閥即噴霧裝置，實現(xiàn)放煤時自動噴霧降塵，取得了較好的效果。

(5)空氣幕隔塵 利用在條形風(fēng)口中吹出條縫形空氣射流，實現(xiàn)將塵源擴散出來的煤塵與周圍空氣隔離，從而保證工作區(qū)的清潔生產(chǎn)條件。

2 國外先進礦井降塵和清潔生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 澳大利亞礦山安全要求

澳大利亞昆士蘭《礦山安全健康規(guī)程2001－89礦山安全健康管理體系》要求必須采取措施保證:每個礦工接觸呼吸性粉塵的含量必須在可接受的范圍內(nèi)，并且礦工所呼吸空氣中的呼吸性粉塵的濃度不得超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn) (按照澳大利亞AS2985.5的標(biāo)準(zhǔn)計算，等效8小時內(nèi)):煤塵為3mg/m3，游離二氧化硅為0.1mg/m3。

2.2 美國礦井降災(zāi)和清潔現(xiàn)狀

以美國著名的二十英里礦為例，該礦于1983年投產(chǎn)，1989年安裝生產(chǎn)第1個長壁工作面。計劃年商品煤產(chǎn)量為9Mt到11Mt。該礦煤層具有低硫、高揮發(fā)性、高發(fā)熱量的特點。煤層厚度平均為2.4～3m，煤層埋藏深度為210～480m。煤層灰分9.8%，原始水分10.3%，發(fā)熱量26.3MJ/kg，低瓦斯礦井。煤層直接頂、底板為復(fù)合性頁巖，較松軟。生產(chǎn)布局為1個長壁工作面和2個連續(xù)采煤機掘進工作面。該礦采用抽出式通風(fēng)方式，共有5個進風(fēng)風(fēng)井，3個回風(fēng)井。礦井總通風(fēng)量為36800m3/ min，其中長壁工作面供風(fēng)量為 2265～3400m3/ min;每個連續(xù)采煤機掘進工作面的供風(fēng)量為1700～2265m3/min，使用2臺局部通風(fēng)機向3個掘進迎頭供風(fēng)。井下膠帶運輸系統(tǒng)全長約為12.8km。主大巷膠帶寬度為1524mm，帶速為4.7m/s。巷道膠帶帶寬為1.8m，帶速為4.2m/s。在主大巷膠帶以里設(shè)有一個緩沖煤倉，用來調(diào)節(jié)膠帶煤流量，整個膠帶的設(shè)計運量可以到達5000t/h。

礦井供水主要用于防塵系統(tǒng)和設(shè)備冷卻用水，設(shè)計供水能力為270m3/h。地面水由2路供向井下，2路在井底車場匯集。然后經(jīng)直徑為219.1mm的管路供至約3.2km以外的加壓站。加壓泵站的功率為320kW，采用變頻控制，從而實現(xiàn)整個井下供水能保持一個較為穩(wěn)定的壓力。泵站的正常工作壓力為3MPa，供水流量為270m3/h。

該礦在供水系統(tǒng)中添加液體化學(xué)降塵劑 (Polo Citrus)，化學(xué)降塵劑的作用除了增加降塵效果以外，還可以起到冷卻系統(tǒng)除垢的作用。化學(xué)添加劑在井底加壓泵站添加，添加比例為1∶35，約增加噸煤成本2.6美元。

為保證水質(zhì)，在井底加壓泵站還安裝了具有反沖洗功能的水質(zhì)過濾器，除去粒徑大于100μm的懸浮物顆粒。經(jīng)過井底加壓泵站后，采用直徑168.3mm的管路分別向掘進迎頭和長壁工作面供水。在工作面單軌吊泵站 (距離工作面約為600m)處設(shè)另外一組加壓泵站。該站的功率為300kW，也采用變頻控制。采煤面泵站最大壓力5.3MPa，工作壓力通常為3.3MPa，供水流量可達240m3/h，采用4條75mm的鋼管向工作面供水。為防止供水管路的垢、銹影響水質(zhì)，在工作面加壓泵站安裝了具有反沖洗功能的水質(zhì)過濾器，對水進行二次過濾，除去粒徑大于200μm的懸浮物顆粒。

長壁工作面降塵系統(tǒng)從工作面泵站通過4路75mm鋼管由單軌吊吊掛向工作面供水，其中:1路鋼管供至工作面中部，變成50mm的高壓膠管供采煤機冷卻及內(nèi)外噴霧用水;1路鋼管貫穿整個工作面，利用10組環(huán)形系統(tǒng)供支架噴霧用水，環(huán)形系統(tǒng)膠管為50mm;1路由50mm的膠管供轉(zhuǎn)載機、破碎機噴霧用水;1路經(jīng)減壓閥減壓后，供運輸設(shè)備電機、減速箱冷卻水。

采煤機設(shè)有完善的內(nèi)外噴霧裝置，內(nèi)外噴霧共安裝了160個噴頭。其中每個滾筒安裝的54個內(nèi)噴霧噴頭位于截齒后方，滾筒采用刀型截齒;采煤機機身工作面?zhèn)劝惭b有2組共32個外噴霧噴頭，其中16組噴頭傾斜向工作面頂板，16組噴頭垂直工作面煤壁;在采煤機搖臂上安裝了可調(diào)節(jié)式伸縮臂外置噴霧降塵裝置，共安裝噴頭16個，主順側(cè)噴霧降塵裝置要比滾筒切割線長出300mm，以便安裝在端頭的噴頭偏向工作面尾順側(cè)，控制含塵風(fēng)流沿工作面煤壁流動，避免流向人行道。采煤機的內(nèi)外噴霧系統(tǒng)用水量約為60m3/h。

支架噴霧系統(tǒng)(如圖1所示):每個支架安裝了31個噴頭，共分4個單獨的回路，由電磁閥控制。其中:主頂梁前端水幕，噴頭4個，在采煤機割煤時，自動開啟采煤機上風(fēng)側(cè)3架、下風(fēng)側(cè)5架同時噴霧(兩滾筒之間的支架噴霧不開);主頂梁頂板噴霧，噴頭8個，移架時噴霧潤濕支架上方煤巖體;支架采空側(cè)噴霧，噴頭15個，移架時噴霧，防止后部粉塵進入人行道;支架側(cè)護板噴霧，噴頭4個，移架時噴霧，減少漏煤矸的粉塵。為防止主頂梁和側(cè)護板噴霧水流向人行道，還在側(cè)護板上設(shè)有引流槽。

工作面轉(zhuǎn)載機、破碎機粉塵控制采用除塵風(fēng)機和噴霧系統(tǒng)相結(jié)合的方式。共安裝2臺除塵風(fēng)機，轉(zhuǎn)載機機頭除塵風(fēng)機功率為22kW，破碎機除塵風(fēng)機功率為7.5kW;共安裝噴頭60個，其中破碎機安裝噴頭40個，轉(zhuǎn)載機安裝噴頭20個。

圖1 支架噴霧系統(tǒng)

2.3 國外煤礦清潔生產(chǎn)技術(shù)的特點

(1)在降塵和防塵措施設(shè)計上將人的工作環(huán)境放在首位，降塵裝置在避免造成人身潮濕的前提下實現(xiàn)效果最佳。

(2)從巷道布置 (工作面專用回風(fēng)巷，回風(fēng)巷無人作業(yè))、采煤工藝 (采煤機單向割煤，避免人員進入回風(fēng)側(cè)作業(yè))、可靠的防塵措施、有效的個體防護 (頭盔)4個方面采取綜合措施，最大限度地使作業(yè)人員減少吸塵。

(3)工作面各設(shè)備設(shè)計制造時，充分考慮防塵的需要，使采煤機與支架本身具有良好的降塵和防塵功能。

(4)提高工作面自動化水平，減少工作面用人。采煤機記憶割煤、液壓支架自動跟機移架，工作面巷道超前無支護等，大大減少了工作面用人，使作業(yè)人員在新鮮風(fēng)流中作業(yè)成為可能。

(5)工作面噴霧降塵系統(tǒng)自動化控制。

(6)多噴頭、大水量。例如，一架液壓支架安裝31個噴嘴，采煤機的噴霧用水量能達到60m3/h。

(7)不片面追求霧化效果，采用大水量預(yù)濕破碎煤體，減少粉塵產(chǎn)生，而不是待粉塵飛揚后，依靠水霧降塵。這一點突破了一般噴霧降塵的理念，另一好處就是避免人身淋濕。

(8)采用降塵與控塵相結(jié)合，將剩余煤塵控制在人行道以外。

(9)高度重視防塵供水系統(tǒng)參數(shù)。噴霧泵采用變頻控制，通過調(diào)整泵的流量實現(xiàn)噴霧水的壓力恒定，從而確保好的降塵效果。

(10)法律保障，人心所向。保護勞工的身體健康，是嚴(yán)格的法律規(guī)定，不管是對企業(yè)管理者還是對勞工來說都已經(jīng)深入人心，成為自覺的行動。勞工強大的自我保護意識對作業(yè)環(huán)境提出了高要求;強大的工會為勞工維權(quán)提供了保障。

3 綜采綜放工作面降塵與清潔生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新

3.1 煤礦降塵技術(shù)基礎(chǔ)研究

重點研究解決難溶水煤層開采作業(yè)中煤塵產(chǎn)生和擴散規(guī)律、煤塵控制原理與方法、綜合降塵系統(tǒng)及關(guān)鍵元器件技術(shù)和基于機器視覺的煤塵在線檢測等國內(nèi)外煤塵防治的熱點和難點問題。通過采取理論研究、實驗分析、現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，建立了煤塵動力學(xué)模型并實現(xiàn)數(shù)值模擬;建立考慮霧滴的兩相流動數(shù)學(xué)模型并實現(xiàn)數(shù)值模擬;優(yōu)化高壓引射負(fù)壓降塵系統(tǒng)噴嘴參數(shù);建立煤塵實時在線檢測系統(tǒng)。

研究難溶水煤層煤塵與降塵劑的吸附沉降規(guī)律，對難溶水煤層煤塵的防治無論是用煤層注水還是噴霧降塵，都面臨水對煤塵的濕潤問題，因此需要研究水對煤塵的濕潤機理并研究表面活性劑對煤塵親水性的作用機理，進而為降塵劑的研制提供理論支持。與此同時研究在一般重力場中煤塵與降塵劑的吸附沉降規(guī)律，為噴霧降塵方法的研究提供理論支持。

建立噴霧降塵過程氣體－顆粒兩相流動模型，深入研究噴霧降塵的原理和方法，研究顆粒的形狀、風(fēng)流場的建立、噴霧場各參數(shù)的確定等。同時，攻克數(shù)學(xué)模型的數(shù)值求解，包括偏微分方程組的離散化和壓力與速度耦合關(guān)系的處理等。

高壓引射負(fù)壓降塵系統(tǒng)噴嘴參數(shù)優(yōu)化，噴嘴作為其中最基本的元件，直接影響到降塵效果。影響噴嘴性能好壞的參數(shù)主要有:條件霧化角、霧滴粒徑、霧滴分布均勻度和霧滴速度等，要研究各參數(shù)對噴嘴噴霧效果的影響規(guī)律，并對設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化，以達到噴霧角度、霧化程度、噴霧距離等的最優(yōu)匹配，提高降塵效率。

煤塵圖像的處理算法，采用有效的智能算法來對煤塵圖像進行處理，為最終的煤塵測量打下良好的基礎(chǔ)。圖像處理算法包括圖像預(yù)處理、分割和識別算法，所有的處理算法必須同時滿足有效性和快速性，這樣才能保證對煤塵實時、準(zhǔn)確地檢測。

3.2 綜采綜放工作面降塵系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

3.2.1 綜采綜放工作面降塵系統(tǒng)設(shè)計原則

(1)以主動抑塵技術(shù)措施為主，被動防塵為輔。

(2)對支架的工作循環(huán)過程形成全方位的防降塵系統(tǒng)。

(3)對采煤機割煤產(chǎn)生的粉塵實施立體式全覆蓋的防塵技術(shù)措施。

(4)對轉(zhuǎn)載機、破碎機實施全封閉，并抽塵凈化。

(5)提高自動化和智能化程度，盡可能減少人為操作防塵設(shè)施。

3.2.2 一般綜采和綜放工作面主要塵源點分析

(1)采煤機割煤產(chǎn)生的粉塵、割煤過程中煤炭垮落沖擊產(chǎn)生的粉塵，估計產(chǎn)塵濃度約1000mg/m3。

(2)支架降柱、移架產(chǎn)生的粉塵，產(chǎn)塵濃度約100mg/m3。

(3)放頂煤過程中煤炭垮落產(chǎn)生的沖擊粉塵。產(chǎn)塵濃度視煤的硬度和放煤高度而定，這部分粉塵通過設(shè)計合理的噴霧可以引向采空區(qū)，防止擴散至人行道側(cè)。

(4)轉(zhuǎn)載機、破碎機產(chǎn)塵，產(chǎn)塵濃度約100mg/m3。

3.2.3 綜放工作面綜合降塵系統(tǒng)

(1)供水系統(tǒng) 是工作面防塵系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，一方面要保障水質(zhì)要求，另一方面必須保證供水量和供水壓力的穩(wěn)定性。加壓泵站采用變頻控制技術(shù)并加裝自動反沖洗水質(zhì)過濾系統(tǒng)，除去粒徑大于 100μm的懸浮物顆粒，泵站最大供水壓力16MPa。

(2)主動抑塵措施 首先對工作面的煤層進行煤層注水可注性鑒定，確定注水工藝和注水參數(shù)，并采用煤層注水監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)煤層注水自動化。該系統(tǒng)利用高壓流量壓力傳感器自動監(jiān)測各種注水參數(shù)，并具有動靜壓自動切換、遠(yuǎn)程控制和自動識別跑水等功能，可針對不同煤層地質(zhì)條件，采用合適的注水工藝，保證注水的效果。

采煤機機身工作面?zhèn)劝惭b有2組共32個外噴霧噴頭，其中16個噴頭傾斜向工作面頂板，16個噴頭垂直工作面煤壁。這2組噴嘴的作用有2個:一是保障含塵氣流沿煤壁流動;二是捕集部分粉塵和濕潤煤壁。

(3)采煤機噴霧降塵系統(tǒng) 采煤機割煤過程中必須采用外噴霧進行割煤過程中的降塵。外噴霧分2個部分:一是在機身上固定的噴霧系統(tǒng)，該噴霧系統(tǒng)的主要作用是將含塵氣流引向煤壁，防止含塵氣流擴散到人行道一側(cè)而危害作業(yè)人員，同時濕潤煤體和捕集部分粉塵;二是跟蹤采煤機滾筒的高壓外噴霧降塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要作用是捕集已飛揚起的粉塵。

在采煤機搖臂上安裝了可調(diào)節(jié)式伸縮臂外置噴霧降塵裝置，共安裝噴頭16個，主順側(cè)噴霧降塵裝置要比滾筒切割線長出300mm，以便安裝在端頭的噴頭偏向工作面尾順側(cè)，控制含塵風(fēng)流沿工作面煤壁流動，避免流向人行道。內(nèi)外噴霧系統(tǒng)用水量約為60m3/h。如圖2所示。

圖2 采煤機綜合防塵效果

跟蹤采煤機滾筒的高壓外噴霧降塵系統(tǒng)如圖3所示，利用主頂梁前端水幕，噴頭4個，在采煤機割煤時，自動開啟采煤機上風(fēng)側(cè)3架、下風(fēng)側(cè)5架同時噴霧 (兩滾筒之間的支架噴霧不開)。

圖3 跟蹤采煤機滾筒的高壓外噴霧降塵系統(tǒng)

采煤機塵源跟蹤噴霧降塵系統(tǒng)應(yīng)用于采煤工作面時，采煤機上安裝1個紅外發(fā)射器，每個支架的前立柱處安裝1個紅外接收器，當(dāng)采煤機運行至某一位置時，該位置對應(yīng)的接收器接收到信號后，其配接的控制箱負(fù)責(zé)將該接收器的位置信息，以廣播通訊方式發(fā)送給所有聯(lián)機的控制箱，按統(tǒng)一設(shè)定的程序和參數(shù)，由這些控制箱自行判斷是否打開其控制的電磁閥，執(zhí)行噴霧降塵及延時功能，從而實現(xiàn)對采煤機前、后滾筒及下風(fēng)流的定點跟蹤噴霧，減小粉塵產(chǎn)生量并消除采煤機下風(fēng)流粉塵污染。

(4)支架移架及放頂煤噴霧降塵系統(tǒng) 每個支架安裝了25個噴頭，共分4個單獨的回路，由電磁閥控制。其中:主頂梁前端水幕，噴頭4個，在采煤機割煤時，自動開啟采煤機上風(fēng)側(cè)3架、下風(fēng)側(cè)5架同時噴霧 (兩滾筒之間的支架噴霧不開);主頂梁頂板噴霧，噴頭8個，移架時噴霧潤濕支架上方煤巖體;支架采空側(cè)噴霧，噴頭6個，放頂煤時相鄰3架同時噴霧，防止后部粉塵進入人行道;支架側(cè)護板噴霧，噴頭4個，移架時噴霧，減少漏煤矸的粉塵。為防止主頂梁和側(cè)護板噴霧水流向人行道，應(yīng)在側(cè)護板上設(shè)有引流槽。全部噴霧均實現(xiàn)自動化噴霧。

(5)工作面轉(zhuǎn)載機、破碎機防塵系統(tǒng) 粉塵控制采用除塵風(fēng)機和噴霧系統(tǒng)相結(jié)合的方式。共安裝2臺除塵風(fēng)機，轉(zhuǎn)載機機頭除塵風(fēng)機功率為11kW，破碎機除塵風(fēng)機功率為11kW;共安裝噴頭60個，其中破碎機安裝噴頭40個，轉(zhuǎn)載機安裝噴頭20個。

4 結(jié)束語

綜采綜放工作面煤塵綜合治理技術(shù)和自動化降塵系統(tǒng)還在開發(fā)完善中。目前，該項創(chuàng)新研究和工程應(yīng)用，從理論角度討論煤塵圖像預(yù)處理、分割和識別算法;煤塵擴散機理和水霧降塵機理;建立煤塵動力學(xué)模型并實現(xiàn)數(shù)值模擬;建立考慮霧滴的兩相流動數(shù)學(xué)模型并實現(xiàn)數(shù)值模擬，理論分析用于指導(dǎo)實際開采作業(yè)的防塵工作。從實踐角度借助于實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析驗證理論模型的正確性;利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，實時再現(xiàn)采掘面煤塵產(chǎn)生與擴散場景。開發(fā)的新型綜采綜放工作面煤塵自動化降塵系統(tǒng)，將突破現(xiàn)有降塵技術(shù)的瓶頸，為實現(xiàn)煤礦工作面清潔生產(chǎn)提供保障。

［1］王國法.放頂煤液壓支架與綜采放頂煤技術(shù)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2010.

［2］Victor S.L＇vov，Anna Pomyalov.One－fluid description of turbulently flowing suspension［J］.Chaotic Dynamics，2002(3).

［3］Patankar NA，Joseph D D.Modeling and numerical simulation of Particulate flows by the Eulerian-Lagrangian approach［J］ . Int.J.Multiphase Flow，2001，27(10):1659－1684.

［4］S.V.Apte，K.Mahesh，T.Lundgren.A Eulerian－Lagrangian model to simulate two－phase/particulate flows［J］.Center for Turbulence Research Annual Research Briefs，2003:161－171.

［5］Delia Jiroveanu，Pascal Gardin，Jean－Francois Domgin.Modelling and numerical simulation of 3D bubble flow by the Eulerian－Lagrangian approach［J］.Progress in Computational Fluid Dynamics，2007，7(2－4):163－169.

［6］劉榮華.綜采工作面隔塵理論及應(yīng)用研究［D］.長沙:中南大學(xué)，2010.

［責(zé)任編輯:施紅霞］

Development of Dustfall and Clean Production Technology in Full-mechanized Mining and Caving Mining Face

WANG Guo-fa1，2，ZHANG Chong-hong3

(1.Coal Mining＆Designing Department，Tiandi Science＆Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China; 2.State Key Laboratory of Coal Resources Mining＆Environment Protection，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China; 3.Full-mechanized Equipment Management Center，Yanzhou Mining Group，Zoucheng 273500，China)

Current coal dust prevention status of full-mechanized mining and caving mining face in China was analyzed，and Australian coal dust control standard and mine dustfall and clean production status and technical character of American known 20 Miles Mine was introduced.Basic research of mine dustfall technology and clean production technology tendency was discussed and dustfall system design and development projection for full-mechanized mining and caving mining face was put forward.

full-mechanized mining and caving mining;dustfall in face;clean production;dustfall system

TD714.4

A

1006-6225(2012)04-0001-05

2012－04－09

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃 (863計劃)重大項目:煤炭智能化掘采技術(shù)與裝備 (一)(2012AA06A407)

王國法 (1960－)，男，山東文登人，研究員，博士生導(dǎo)師，中國煤炭科工集團首席科學(xué)家，天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部開采裝備技術(shù)研究所所長，國家級有突出貢獻中青年專家，長期從事煤礦開采技術(shù)與裝備研究。