王宇航

(山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司雙柳煤礦，山西 柳林 033300 )

1 工作面概況

雙柳煤礦位于柳林縣西北部，配備2個(gè)綜采放頂煤工作面和4個(gè)綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3.00Mt/a。該礦試驗(yàn)工作面煤層經(jīng)山西煤炭綜合測(cè)試中心鑒定煤層煤塵爆炸指數(shù)為30.8%～40.9%，煤塵具有爆炸性。同時(shí)鑒定該煤層自燃傾向性為III級(jí)，不易自燃。2013年，礦井相對(duì)瓦斯涌出量為15.19m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為82.01m3/min。雙柳煤礦近年來(lái)瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果見(jiàn)表1，屬于高瓦斯礦井，根據(jù)集團(tuán)規(guī)定要求，按突出礦井管理。

試驗(yàn)工作面采用EBZ-200型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工，巷道斷面為矩形，高3.4m，寬5.6m，凈面積17.28m2；采用兩臺(tái)FBDN07.5型對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，實(shí)測(cè)供風(fēng)量為480m3/min。該工作面供風(fēng)量大，防塵措施簡(jiǎn)易，掘進(jìn)機(jī)割煤時(shí)現(xiàn)場(chǎng)司機(jī)處粉塵達(dá)723mg/m3，機(jī)尾10m處呼吸性粉塵濃度達(dá)225mg/m3。主要產(chǎn)塵特點(diǎn)如下：

表1 2007～2013年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果

（1）截割垮落產(chǎn)塵嚴(yán)重。掘進(jìn)工作面截割高度大，作業(yè)時(shí)截割及垮落產(chǎn)生大量粉塵是工作面粉塵污染的主要來(lái)源，在風(fēng)流作用下，粉塵擴(kuò)散迅速，不易被有效控制、捕捉和沉降；

（2）轉(zhuǎn)載點(diǎn)瞬時(shí)產(chǎn)塵量大。掘進(jìn)機(jī)集中出煤時(shí)，松散干燥煤體經(jīng)過(guò)一運(yùn)二運(yùn)轉(zhuǎn)載點(diǎn)時(shí)沖擊產(chǎn)生大量粉塵，在迎頭渦流的作用下快速擴(kuò)散，并長(zhǎng)時(shí)間懸浮不易沉降；

（3）迎頭風(fēng)流紊亂加速粉塵表現(xiàn)為無(wú)序擴(kuò)散。距迎頭近，且供風(fēng)量大，風(fēng)筒出口風(fēng)速高，風(fēng)流直接吹至迎頭，受阻擋后卷吸大量粉塵向四周快速擴(kuò)散。

2 綜合降塵技術(shù)應(yīng)用

為有效治理綜掘工作面的粉塵危害，首先采用低壓大流量噴霧增加破碎煤體水分含量，減少割煤垮落及轉(zhuǎn)載運(yùn)輸沖擊產(chǎn)塵，再利用長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)，減少軸向出風(fēng)量并控制含塵氣流在迎頭3m范圍內(nèi)。此外，還在噴霧用水管路中添加濕潤(rùn)劑，進(jìn)一步提高了以上兩種降塵措施對(duì)粉塵的捕集能力。

2.1 低壓大流量噴霧降塵技術(shù)

根據(jù)雙柳煤礦實(shí)驗(yàn)工作面的現(xiàn)狀，對(duì)低壓大流量噴霧降塵技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)如下方案。在掘進(jìn)機(jī)炮頭根部朝向煤壁和底板噴霧的方向，布置一環(huán)形噴霧裝置；在橋式轉(zhuǎn)載機(jī)膠帶上方一運(yùn)二運(yùn)轉(zhuǎn)載點(diǎn)附近，根據(jù)距離要求各布置3組噴霧，詳細(xì)布置圖可見(jiàn)圖1。

圖l 低壓大流量噴霧裝置安裝示意圖

從圖1可以清晰地看到環(huán)形噴霧裝置、一運(yùn)轉(zhuǎn)載噴霧裝置和二運(yùn)轉(zhuǎn)載噴霧裝置的安裝情況：

（1）環(huán)形噴霧裝置共有13個(gè)低壓噴嘴，具體的安裝方向如下。6個(gè)SD502噴嘴朝向煤壁；機(jī)身左右兩側(cè)各3個(gè)PZ1型噴嘴朝向底板。根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，兩類噴嘴孔徑均為3mm，靜壓2MPa時(shí)，SD502噴嘴和PZ1型噴嘴的流量為別為10L/min和8L/min。

（2）一運(yùn)轉(zhuǎn)載噴霧裝置3組，每組為4個(gè)KA304噴嘴，布置位置為轉(zhuǎn)載點(diǎn)上方1組，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)上方2組。KA304噴嘴單個(gè)流量為7L/min。

（3）二運(yùn)轉(zhuǎn)載噴霧裝置3組，每組4個(gè)KA304噴嘴。布置位置為橋式轉(zhuǎn)載機(jī)上方2組，轉(zhuǎn)載點(diǎn)處1組，KA304噴嘴單個(gè)流量為7L/min。

2.2 通風(fēng)除塵技術(shù)

通風(fēng)除塵技術(shù)的關(guān)鍵在于控制好工作面軸徑向出風(fēng)比，從而達(dá)到配合其它除塵系統(tǒng)降低粉塵的目的。針對(duì)雙柳煤礦實(shí)驗(yàn)工作面EBZ-200型掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)，為盡可能將吸塵罩靠近迎頭，采用分布式布置方式，具體如圖2所示。

（1）吸塵罩布置。從圖2中可以看到，吸塵罩共有5個(gè)小型吸塵罩，布置位置分別為：掘進(jìn)機(jī)截割頭根部2個(gè)，掘進(jìn)機(jī)機(jī)身左右兩側(cè)各1個(gè)，掘進(jìn)機(jī)靠近進(jìn)風(fēng)側(cè)的機(jī)面上1個(gè)。

圖2 長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)安裝布置示意圖

（2）通風(fēng)除塵系統(tǒng)配套的布置。依次將連接附壁風(fēng)筒、調(diào)風(fēng)閥門和整流風(fēng)筒都布置在供風(fēng)風(fēng)筒的前方，調(diào)節(jié)調(diào)風(fēng)閥門開(kāi)啟角度實(shí)現(xiàn)軸徑向出風(fēng)比，并利用整流風(fēng)筒將經(jīng)過(guò)調(diào)風(fēng)閥門后的紊亂風(fēng)流變?yōu)榉€(wěn)定風(fēng)流。

（3）主要技術(shù)參數(shù)。附壁風(fēng)筒和供風(fēng)風(fēng)筒軸向出風(fēng)口距離工作面迎頭的距離分別為20m和10m，設(shè)定兩者的出風(fēng)比例為6:1，設(shè)定整流風(fēng)筒的出風(fēng)口位置是對(duì)著司機(jī)方向位置，能保障司機(jī)處在新鮮風(fēng)流當(dāng)中。

2.3 添加濕潤(rùn)劑

除以上兩種降塵措施之外，為了盡可能地提高降塵效果，還可以有針對(duì)性地添加濕潤(rùn)劑?？紤]到煤體濕潤(rùn)性差，可以在主供水管路中連接一套濕潤(rùn)劑添加裝置，利用流體自身動(dòng)力來(lái)對(duì)煤體進(jìn)行濕潤(rùn)劑的添加，提高煤體的濕潤(rùn)性，達(dá)到減少粉塵產(chǎn)生的目的。掘進(jìn)工作面工作時(shí)噴霧用水量約為250L/min，濕潤(rùn)劑最佳配比濃度0.5%計(jì)算，濕潤(rùn)劑添加量設(shè)定為1.0kg/min時(shí)，其降塵效果最佳。

3 降塵效果分析

雙柳煤礦采用了低壓大流量噴霧降塵技術(shù)、長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵技術(shù)和添加濕潤(rùn)劑技術(shù)進(jìn)行了全面的綜合治理。檢測(cè)數(shù)據(jù)表明：?jiǎn)为?dú)用低壓大流量噴霧降塵措施后，司機(jī)處的呼吸性粉塵的降塵效率可達(dá)到75.1%，機(jī)尾10m處呼吸性粉塵降塵效率可達(dá)到69.8%；單獨(dú)采用長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵措施后司機(jī)處的呼吸性粉塵降塵效率可達(dá)到91.1%，機(jī)尾10m處呼吸性粉塵降塵效率可達(dá)到88.0%；單獨(dú)采用添加濕潤(rùn)劑措施后，司機(jī)處的呼吸性粉塵降塵效率可達(dá)到32.8%，機(jī)尾10m處呼吸性粉塵降塵效率可達(dá)到22.2%；同時(shí)采用以上三種措施后司機(jī)處的呼吸性粉塵降塵效率可達(dá)到96.9%，機(jī)尾10m處呼吸性粉塵降塵效率可達(dá)到95.8%。

4 結(jié)論

（1）低壓大流量噴霧降塵技術(shù)能增加煤體表面水分含量，可減少粉塵的發(fā)生，長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵技術(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)含塵氣流的控制及抽塵凈化；

（2）采用低壓大流量噴霧、通風(fēng)除塵及添加濕潤(rùn)劑等綜合降塵技術(shù)，司機(jī)處的呼吸性粉塵降塵效率達(dá)到96.9%，機(jī)尾10m處的呼吸性粉塵降塵效率達(dá)到95.8%，有效解決了綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面粉塵濃度高的問(wèn)題。