劉鵬

（唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 河北唐山 064000）

采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及防治技術(shù)研究

劉鵬

（唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 河北唐山 064000）

近年來，針對(duì)采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及分布規(guī)律的理論研究較多，但普遍集中在數(shù)值模擬方面，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究較少。另外，采煤機(jī)在工作面是移動(dòng)的，且順風(fēng)割煤和逆風(fēng)割煤時(shí)粉塵運(yùn)動(dòng)軌跡不一致，導(dǎo)致工作面粉塵在時(shí)間和空間上分布不均勻，在理想化條件的研究規(guī)律下采取的降塵措施在生產(chǎn)實(shí)際中存在一定的不足，降塵效率不高。鑒于此，本文對(duì)采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及防治技術(shù)進(jìn)行了分析，僅供參考。

采煤機(jī)割煤；產(chǎn)塵特性；防治

1 工作面概況

某三礦K8203綜放工作面走向長(zhǎng)1624m，傾斜長(zhǎng)185.3m，煤層厚度5.69～7.05m，傾角 1～6°，屬于 15# 穩(wěn)定厚煤層，采高 3.0m，采放比為 1∶1.22，日循環(huán)進(jìn)度3.2m。K8203綜采工作面采用“U”型全負(fù)壓通風(fēng)，工作面風(fēng)量為1660m3/min，采用走向長(zhǎng)壁后退式開采，綜采放頂煤工藝，工作面采用MGTY/930－3.3D型電牽引雙滾筒采煤機(jī)割煤。采煤機(jī)割煤時(shí)采用內(nèi)、外噴霧降塵，但在實(shí)際使用時(shí)，由于受截割及水質(zhì)的影響，采煤機(jī)內(nèi)噴霧經(jīng)常堵塞或損壞而無法正常使用，而外噴霧壓力較低，霧化效果差，降塵效率較低，正常生產(chǎn)時(shí)，采煤機(jī)司機(jī)位置粉塵濃度最高達(dá)3400mg/m3，采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)10m處粉塵濃度最高達(dá)3300mg/m3，嚴(yán)重危害工人的健康。

2 工作面采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特點(diǎn)分析

2.1 采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及粉塵粒度分布

采用濾膜稱重法對(duì)K8203工作面采煤機(jī)順風(fēng)割煤和逆風(fēng)割煤兩種工況條件下的總粉塵濃度進(jìn)行了實(shí)測(cè)，測(cè)點(diǎn)為采煤機(jī)司機(jī)位置、機(jī)尾10m位置等，每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)多組數(shù)據(jù)取平均值，測(cè)量結(jié)果如圖1所示。

圖1 工作面粉塵濃度分布曲線

從圖1可知，逆風(fēng)割煤時(shí)，司機(jī)處總粉塵濃度高達(dá)3400mg/m3，是順風(fēng)割煤時(shí)的2.8倍，而煤機(jī)下風(fēng)10m處粉塵濃度與順風(fēng)割煤時(shí)相差不大，總粉塵濃度分別為3300mg/m3和3100mg/m3，主要是因?yàn)槟骘L(fēng)割煤時(shí)上風(fēng)側(cè)滾筒割頂煤，煤體垮落嚴(yán)重，產(chǎn)生大量的粉塵，含塵氣流受采煤機(jī)的阻擋后向人行道司機(jī)位置擴(kuò)散非常嚴(yán)重，導(dǎo)致司機(jī)位置粉塵濃度迅速增大，而順風(fēng)割煤時(shí)上風(fēng)側(cè)滾筒割底煤，截割產(chǎn)塵量較小，隨氣流到達(dá)人行道司機(jī)位置的粉塵濃度明顯減少，下風(fēng)側(cè)滾筒割頂煤垮落沖擊產(chǎn)塵無阻擋，大量粉塵又沿煤壁一側(cè)隨風(fēng)流向下風(fēng)運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，向人行道擴(kuò)散相對(duì)較少。因此，順風(fēng)割煤時(shí)采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)為防塵重要區(qū)域，逆風(fēng)割煤時(shí)，司機(jī)處及下風(fēng)側(cè)均為重點(diǎn)防塵區(qū)域。

2.2 工作面風(fēng)速分布情況

為考察K8203綜放面采煤機(jī)機(jī)身段對(duì)人行道風(fēng)速的影響，在采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)10m位置起至下風(fēng)側(cè)15m位置的人行道上方1.5m處進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定。結(jié)果表明：在采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)10m至截割電機(jī)處，人行道沿程風(fēng)速在1.25～1.40m/s之間，風(fēng)速均勻、穩(wěn)定；而從上風(fēng)側(cè)截割電機(jī)處開始，至下風(fēng)側(cè)截割電機(jī)后10m，由于采煤機(jī)機(jī)身及附屬設(shè)備對(duì)風(fēng)流的阻擋，人行道沿程風(fēng)速逐漸增大，風(fēng)速在1.4～1.8m/s之間；采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)10m后風(fēng)速又逐漸減小，至下風(fēng)15m后人行道風(fēng)速與采煤機(jī)上風(fēng)趨于相同。通過風(fēng)速測(cè)試可知，受采煤機(jī)機(jī)身的影響，人行道上形成了一個(gè)風(fēng)流增大區(qū)域，該區(qū)域?yàn)樗緳C(jī)作業(yè)區(qū)，根據(jù)流體力學(xué)原理，上風(fēng)側(cè)氣流大量涌向該區(qū)域，同時(shí)帶來了上風(fēng)側(cè)滾筒割煤產(chǎn)生的大量粉塵。因此，有效控制滾筒處粉塵飛揚(yáng)是采煤機(jī)司機(jī)處粉塵防治的重點(diǎn)。

3 粉塵防治措施及效果分析

3.1 采煤機(jī)塵源跟蹤噴霧降塵

由于采煤機(jī)為移動(dòng)性塵源，且順風(fēng)和逆風(fēng)割煤時(shí)粉塵運(yùn)移規(guī)律不同，因此，采用塵源跟蹤噴霧降塵系統(tǒng)，自動(dòng)跟蹤采煤機(jī)位置，形成從支架上方自動(dòng)向采煤機(jī)滾筒所在范圍噴霧，起到降塵作用，并根據(jù)順風(fēng)和逆風(fēng)割煤產(chǎn)塵規(guī)律分別設(shè)置噴霧參數(shù)，提高噴霧效率及現(xiàn)場(chǎng)適用性。順風(fēng)割煤時(shí)，上風(fēng)側(cè)噴霧架數(shù)設(shè)定為不大于2架，下風(fēng)側(cè)設(shè)定不小于3架，噴霧方向與水平方向成30°角，自上而下噴向滾筒所在范圍，在減少上風(fēng)側(cè)水霧對(duì)司機(jī)的影響的同時(shí)增加下風(fēng)流水霧對(duì)含塵氣流的捕集；逆風(fēng)割煤時(shí)，上風(fēng)側(cè)噴霧架數(shù)設(shè)定為3～5架，起到提前濕潤(rùn)煤壁及包裹滾筒的作用，下風(fēng)側(cè)設(shè)定不小于3架噴霧，對(duì)回風(fēng)流中的粉塵進(jìn)行持續(xù)凈化和治理。此外，由于呼吸性粉塵所占比例較重，采用霧化效果較好、抗風(fēng)能力較強(qiáng)的G型高壓噴嘴，且噴霧壓力均不低于8MPa。

通過實(shí)時(shí)跟蹤采煤機(jī)噴霧，減小了滾筒割煤時(shí)的產(chǎn)塵量，也避免了設(shè)置噴霧過多造成不必要的水量消耗，系統(tǒng)自動(dòng)化程度和可靠性較高，現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng)，與采煤機(jī)機(jī)身上安裝的高壓外噴霧降塵裝置配合，在滾筒處形成“三維立體”控塵水幕就地滅塵，同時(shí)濕潤(rùn)煤體，減少粉塵產(chǎn)生量，并控制含塵氣流向人行道擴(kuò)散，減少采煤機(jī)司機(jī)作業(yè)位置及下風(fēng)流粉塵污染。

3.2 降塵效果考察

在K8203工作面采用高壓引射噴霧和塵源跟蹤噴霧降塵措施后，取得了較好的降塵效果，有效地解決了工作面生產(chǎn)時(shí)的粉塵污染問題，工作面的作業(yè)環(huán)境得到了有效改觀。采用濾膜稱重法分別測(cè)試采煤機(jī)司機(jī)及下風(fēng)10m處前后粉塵濃度及降塵效率。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，采用采煤機(jī)自帶外噴霧降塵措施時(shí)，司機(jī)位置總粉塵降塵效率僅32.9％，而采用高壓引射噴霧及塵源跟蹤三維立體噴霧措施后，采煤機(jī)司機(jī)處總粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了58.5％，達(dá)到91.4％，呼吸性粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了59.3％，達(dá)到90.4％；機(jī)身后10m處總粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了58.1％，達(dá)到92.9％，呼吸性粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了62.1％，達(dá)到92.3％，降塵效果非常明顯。

4 結(jié)束語

綜上所述，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)，在深入研究采煤機(jī)割煤粉塵分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，選擇適宜的降塵措施，才能取得較優(yōu)的降塵效果。

[1]左前明.大采高綜采工作面煤塵擴(kuò)散規(guī)律及防治技術(shù)研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），2014.

[2]殷帥峰.大采高綜放面煤壁片幫機(jī)理與控制技術(shù)研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），2014.

[3]于全想.采煤機(jī)降塵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.

[4]尚建威.綜放工作面除塵技術(shù)的綜合應(yīng)用及優(yōu)化研究[D].內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2014.

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1004-7344（2016）36-0229-01

2016-11-23