综采面采煤机割煤粉尘分布特性及防治技术

摘 要：放顶煤工作面的产尘量要比普通综采工作面大得多，除了采煤机割煤过程中产尘和移架产尘以外，放煤过程也产生大量的煤尘。目前综采放顶煤工作面的含尘量均超过保安规程规定的指标，本文将主要探讨综采面采煤机割煤粉尘分布特性及防治技术。

关键词：综采面； 采煤机； 割煤粉尘； 分布特征

粉尘是煤矿井下5大灾害之一。随着煤矿生产机械化程度和生产强度的不断提高，产尘量大大增加，粉尘危害不断加剧，其中以综采工作面产尘最为严重。以下将分析如何改进采煤机技术对粉尘进行防治。

一、综采面采煤机割煤粉尘的产生及分布特性

煤矿井下主要产尘源有采煤工作面、掘进工作面、煤（岩）装运转载点及其他工作场所。

矿尘的产生量与下列因素有关：①与工作地点有关。采掘工作面最高，其次是运输系统的各转载点和装卸点。②与机械化程度、有无防尘消尘措施、开采强度有关。③与煤、岩的物理性质有关。节理发育、脆性大、结构疏松、水分低的煤易产生粉尘。④与采煤方法及截割参数有关。⑤与作业环境的温度、湿度及通风状况有关。⑥在干式打眼、装运岩、割煤（爆破）等工序中产生较多。⑦在地质构造复杂、断层和裂隙发育处开采时产尘量大。

从采煤机上风侧截割电机至下风侧截割电机这一段，刮板输送机上方距底板1.5 m处，由于采煤机机身及附属设备的阻挡，在中段有一风速降低区，该区域与高风速点比较风速最大降幅在1. 5 m/s以上；采煤机中段，人行道距底板1.5 m处风速有一个增高区域，平均风速近5. 2 m/s；风速增高区域正是司机作业区，司机作业区局部通风阻力相对较小，根据流体力学原理，上风侧气流大量涌向司机处，同时带来了上风侧滚筒割煤产生的大量粉尘。故有效控制滚筒处粉尘的飞扬扩散是采煤机司机处防尘的重要途径。

二、综采面采煤机割煤粉尘矿尘的危害

矿尘的危害主要有：①矿尘引起尘肺病。矿工长期在矿尘浓度较高的环境中作业，矿尘随呼吸进入体内而导致尘肺病。②煤尘爆炸。有爆炸性的煤尘在一定的条件下，能够发生爆炸。煤尘爆炸产生的高温、高压、强烈冲击波和大量有毒有害气体，将造成人员伤亡、设备毁坏、停产、资源浪费等。尤其是将积尘扬起，造成二次、三次的连续爆炸事故，使矿井遭受严重破坏。③影响可见度和生产效率。矿尘浓度升高，降低了生产场所的可见度，对操作安全有较大影响，也不利于及时发现事故隐患，容易引起伤亡事故。④矿尘会缩短设备的使用寿命。

三、综采面采煤机割煤产生粉尘控制技术

采煤机的产尘点在滚筒割煤处和装煤处，如何减少产尘和减少所产生的粉尘向空气中传播扩散是首先要考虑的。其次才是捕集或沉降已飞扬到空气中的粉尘。采煤机内喷雾可以较好地达到前一个目的，外喷雾主要解决后一个问题。降尘效果好的采煤机内外喷雾，其降尘率可达50%～80%，但大部分采煤机的内外喷雾存在的问题很多，由于不能正常喷雾，采煤机割煤时的粉尘防治效果很差。如阳泉矿务局四矿采煤机的内喷雾不起作用，而外喷雾只有1～24"喷嘴可用，在水压约0.8MPa的压力下向滚筒喷雾，由于水压偏低且流量小，采煤机割煤时工作面的粉尘浓度很高：司机处的粉尘浓度达700mg/m3，采煤机下风方向10～15m处粉尘浓度达800mg/m3。为了改善采煤机的喷雾降尘效果，在国产采煤机两端自行设计了一种弹簧喷管，每根喷杆上安装5个喷嘴随机喷雾，又在采煤机上靠煤壁侧安装了4个喷嘴进行喷雾，由于使用管理较好，这种外喷雾方式在降低采煤机粉尘方面取得了良好效果。为了有效地降尘，在保留原外喷雾系统不变的情况下，在采煤机的前后摇臂上盖处各安装了一组7个喷头的喷雾装置，还在采煤机机身的前后两端头各安装一组9个喷头的环形喷雾装置，从而形成了较大的喷雾屏障，且选用带滤尘装置的实心锥形二分喷头，喷嘴西1.5mm，雾化程度高，降尘率为58%～85%。在采煤机上安设两个高压喷头，每个喷头上有四个高压喷嘴，在喷头前的采煤机司机处设有两个高压水开关，由采煤机司机手动控制。泵的调定最高压力为13MPa，两个喷头同时喷雾时喷雾压力为8.5MPa，每个喷头的流量约为14L/min，喷雾的有效射程约3.5m，-高压喷头可将滚筒80%以上的面积覆盖，取得了好的喷雾降尘效果。采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统利用了采煤机这一移动尘源特点，运用电控原理控制设定数量和位置的高压电磁阀开、闭，使安装在支架顶梁或前探梁处与各高压电磁阀对应的高压喷嘴喷雾，实现对采煤机上、下滚筒及采煤机下风流自动跟踪和喷雾。该系统产生的自上而下的高速水雾流，与采煤机机身上安装的二次负压引射降尘装置水平喷雾相互配合，对滚筒进行有效包裹并对粉尘作进一步沉降，同时控制含尘气流向人行道扩散减少煤机司机作业位置及下风流粉尘污染。

四、结论

由于煤机在工作面是移动的，这就决定了工作面煤尘浓度分布的不均匀性，工作面粉尘在时间和空间上的分布，都将随采煤机的位置变化而变化，故采煤机割煤产尘是综采工作面防尘的重点和难点。■

参考文献

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