（山西陽煤集團(tuán)救護(hù)大隊(duì) 山西 045000）

引言

在煤礦生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤塵。這些煤塵不僅會(huì)對(duì)采礦人員的身體造成一定的損害，更會(huì)使得煤塵出現(xiàn)爆炸的現(xiàn)象，最終危害礦井的安全生產(chǎn)。因此，對(duì)綜采工作面采用氣水噴霧粉塵防治策略顯得尤為重要。

1.綜采工作面煤塵來源和產(chǎn)塵特點(diǎn)

多數(shù)煤礦綜采工作面內(nèi)部的機(jī)械化程度很高，煤炭的產(chǎn)量也會(huì)隨之升高。包括切割落煤、裝載煤炭、運(yùn)輸煤炭和處理采空區(qū)等程序都更好地集合在了一起。整個(gè)綜采工作面不僅煤塵的產(chǎn)量很大，每個(gè)立方米煤塵的濃度甚至?xí)_(dá)到1.0g-3.2g[1]。所以，從理論上看，綜采工作面非常容易發(fā)生煤層爆炸事件。如果綜采工作面的長(zhǎng)度超過了300m，就會(huì)增加除塵工作的負(fù)擔(dān)。

2.綜采工作面除塵降塵和氣水噴霧的原理

(1)綜采工作面除塵降塵的原理

在對(duì)綜采工作面內(nèi)部煤塵的來源和特點(diǎn)分析之后可以得知：綜采工作面除塵和降塵的重點(diǎn)為選擇除塵和降塵的地點(diǎn)，為的是更好地防止煤塵不斷地?cái)U(kuò)散。現(xiàn)代煤礦企業(yè)所使用的常規(guī)除塵可以分為機(jī)械除塵和電除塵兩個(gè)類型。機(jī)械除塵是利用離心力碰撞和慣性碰撞的原理，電力除塵是采用“帶電收集煤塵”“電暈放電”和其他不同的方式。

(2)氣水噴霧作用原理

著名的氣水噴霧作用原理其實(shí)就被歸于機(jī)械除塵的范疇。噴霧泵站會(huì)先對(duì)水流進(jìn)行加壓，之后再借助工作面產(chǎn)塵地點(diǎn)內(nèi)部的霧化噴頭來直接霧化高壓水，為的是更好地除掉工作面內(nèi)部的煤塵。

噴霧泵站的作用則是通過增強(qiáng)噴霧水壓來提升噴頭噴水的速度，最終有效地進(jìn)行除塵。多數(shù)的霧化噴頭可以將高壓水流轉(zhuǎn)化成懸浮的小水滴。正是因?yàn)閮?nèi)部的水滴重量較少，所以可以較長(zhǎng)時(shí)間的懸浮在采煤工作面內(nèi)部。又因?yàn)槭艿搅孙L(fēng)流的影響，所以霧化小水滴的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大?？諝庾枇κ沟渺F化時(shí)水滴的下落速度有所減緩，進(jìn)一步延長(zhǎng)了水滴下落的時(shí)間，提升除塵的效果。綜采工作面內(nèi)部的噴霧防塵技術(shù)主要是由噴霧泵站、采煤機(jī)噴霧系統(tǒng)和其他不同的噴霧系統(tǒng)組成。

3.綜采工作面氣水噴霧粉塵防治技術(shù)

(1)噴霧泵站

正因?yàn)榫C采工作面內(nèi)部的噴霧泵站會(huì)對(duì)防治噴霧粉塵提出更高的要求。一定要讓泵站內(nèi)部的系統(tǒng)壓力有效地克服高壓管路造成的損失，以便更好地進(jìn)行降塵，各個(gè)地點(diǎn)噴霧系統(tǒng)內(nèi)部噴霧口的水壓更不會(huì)超過1MPa。

更多的噴霧泵站不僅內(nèi)部壓力較高，壽命也更長(zhǎng)，因此可以更好地被使用。目前常用的噴霧泵站的型號(hào)有PB-130/55和B-260/56。

(2)采煤機(jī)高壓噴霧系統(tǒng)

綜采采煤機(jī)的噴霧口在初期的噴霧效果較好。但是，隨著采煤機(jī)在不斷地高速運(yùn)轉(zhuǎn)，有一部分的煤炭就會(huì)直接堵塞采煤機(jī)的噴霧口，使得采煤機(jī)不能夠更好地噴霧。常規(guī)綜采面內(nèi)部的采煤機(jī)高壓噴霧系統(tǒng)主要會(huì)配合ZPCZ型噴霧裝置，內(nèi)部工作壓力大于8MPa，最大的噴霧流量介于50L/min-80L/min，這樣的速度能夠避免噴霧口出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，自然也就能夠除掉采煤機(jī)周圍的煤塵，效率一度高達(dá)76%。

4.實(shí)際案例分析

(1)氣水噴霧除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在實(shí)踐過程中可得知，綜采工作面主要揚(yáng)塵的特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：第一，采煤機(jī)滾筒處是整個(gè)綜采工作面的主要產(chǎn)塵點(diǎn)；第二，在采煤機(jī)滾筒的前方，因?yàn)槠湮恢梅浅Ｌ厥?，所以很難在現(xiàn)場(chǎng)就測(cè)試粉塵的濃度，但是在通過對(duì)比之后可以發(fā)現(xiàn)該處的粉塵濃度相對(duì)較高。第三，采煤機(jī)搖臂和刮板運(yùn)輸機(jī)之間不僅有著重要的產(chǎn)塵點(diǎn)，其也是借助煤壁內(nèi)部的粉塵來直接向人行道上擴(kuò)散，主要的位置則如圖1所示：

圖1 綜采工作面平面示意圖

(2)滾筒處抑塵設(shè)計(jì)

滾筒處是綜采工作面內(nèi)部的主要產(chǎn)塵點(diǎn)，眾多工作者也在分析如何更好地抑制存在于滾筒處的揚(yáng)塵。但是，正是因?yàn)橐酝O(shè)計(jì)的噴霧系統(tǒng)并沒有將噴嘴的位置設(shè)置在合理的位置，所以無法讓水霧有效地覆蓋整個(gè)滾筒。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是經(jīng)過精確計(jì)算和合理布局的，當(dāng)噴嘴β的安置角度和噴嘴仰角θ被合理設(shè)置之后，就可以有效地覆蓋存在于滾筒處的產(chǎn)塵點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 滾筒處噴嘴安置角度示意圖

(3)滾筒前方降塵設(shè)計(jì)

正因?yàn)椴擅簷C(jī)滾筒的前方位置非常特殊，所以很難直接在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得粉塵濃度。但是，借助數(shù)字模擬依然可以發(fā)現(xiàn)該處粉塵的濃度很高。采煤工作面內(nèi)部的粉塵都是從內(nèi)往外擴(kuò)散的，因此可以算作是綜采工作面內(nèi)部粉塵沉降的具體位置[2]。本文在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)充分考慮到了此處粉塵處理的要點(diǎn)，并綜合計(jì)算了噴嘴覆蓋角和單獨(dú)的噴嘴所能夠直接覆蓋的范圍，其預(yù)設(shè)的覆蓋范圍如圖3所示。

圖3 噴霧除塵系統(tǒng)滾筒前方噴霧覆蓋范圍示意圖

(4)噴霧除塵系統(tǒng)安裝后的效果

從安裝噴霧除塵系統(tǒng)安裝前后的分布情況來看，在實(shí)際安裝噴霧除塵系統(tǒng)之后，包括順風(fēng)割煤、人行道和其他地方的粉塵濃度都會(huì)不斷地下降，其效果也很明顯。順風(fēng)割煤槽的降塵率普遍被控制在60%-75%左右，逆風(fēng)割煤溜槽的降塵率一度可以達(dá)到40%-60%左右。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)將會(huì)在很大程度上抑制綜采工作面產(chǎn)塵量，最終在采煤搖臂和運(yùn)輸機(jī)之間形成一個(gè)合適的水霧帶，這樣就能夠不讓粉塵向人行道直接進(jìn)行擴(kuò)散，最終保證了整個(gè)綜采工作面內(nèi)部的環(huán)境。

5.綜采工作面氣水噴霧粉塵防治技術(shù)要點(diǎn)

在分析了以上綜采工作面內(nèi)部氣水噴霧粉塵防治系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)之后主要從以下幾個(gè)方面來防治粉塵：

(1)健全機(jī)構(gòu)設(shè)置

先建立粉塵工作管理機(jī)構(gòu)，再通過配置專門人員來形成“齊抓共管”的局面。并在強(qiáng)化防塵治理的基礎(chǔ)上成立專門的綜采工作面防塵領(lǐng)導(dǎo)小組，必要時(shí)設(shè)置組長(zhǎng)、副組長(zhǎng)和其他崗位。這樣一個(gè)工作小組主要就是為了能夠負(fù)責(zé)整個(gè)綜采工作面的防塵治理工作，并讓人、財(cái)和物都能夠發(fā)揮實(shí)際的作用。注意按照《煤礦安全規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定來進(jìn)行專項(xiàng)的煤礦粉塵治理[3]。并通過全面檢查礦井下粉塵存在的情況之后再及時(shí)匯總問題。

綜采工作面內(nèi)部的領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)全面完善噴霧系統(tǒng)、降塵水幕和粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備等不同的設(shè)施，并通過引入新的綜采工作面設(shè)備和技術(shù)來提升粉塵治理的能力，保證所有粉塵的質(zhì)量能夠真正達(dá)標(biāo)。

(2)制定合適的綜采工作面防塵制度

可以從如下幾個(gè)方面來制定綜采工作面防塵制度：第一，詳細(xì)地制定出綜合的防塵措施，并在畫出綜合防塵系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上標(biāo)出各類設(shè)備的位置；第二，在實(shí)際交接班前保證所有的設(shè)施都能夠完好無損；第三，保證整個(gè)綜采工作面內(nèi)部的灑水管路都能夠不漏水；第四，在供水管路系統(tǒng)內(nèi)部安裝合適的過濾器和增壓裝置；第五，采煤機(jī)需要配置合適的內(nèi)部和外部噴霧裝置，并讓噴霧裝置都能夠有良好的霧化效果，這樣才能夠保證水質(zhì)清潔。如果一旦發(fā)現(xiàn)噴嘴存在堵塞的情況，則需要第一時(shí)間進(jìn)行更換。第六，所有的作業(yè)人員需要讓使用噴霧裝置時(shí)的氣壓、水流量和水質(zhì)都能夠達(dá)到一定的要求。第七，通過定期沖刷積塵來沖走。第八，所有綜采工作面和回風(fēng)巷道內(nèi)部的人員都可以有效地佩戴防塵口罩。第九，讓綜采工作面各轉(zhuǎn)載點(diǎn)和破碎點(diǎn)內(nèi)部都裝有良好的噴霧灑水裝置，并讓專人進(jìn)行負(fù)責(zé)。

6.結(jié)束語

隨著綜采工作面不斷地被推廣，關(guān)于煤塵、除塵和其他相關(guān)的技術(shù)正不斷地向前進(jìn)。本文通過分析綜采工作面內(nèi)部的氣水噴霧粉塵防治技術(shù)和防治的效果，來向讀者全面展示整個(gè)綜采工作面內(nèi)部的氣水噴霧粉塵防治結(jié)構(gòu)，這樣才能夠在降低粉塵的基礎(chǔ)上讓煤礦生產(chǎn)更好地進(jìn)行。