综采放顶煤工作面防尘现状及其发展

2005/12/15 10:40:05

李　进
(开滦唐山矿业分公司,河北唐山　063000)
摘　要:随着综采放顶煤技术的发展和放顶煤工作面急增,随之而来的是高浓度粉尘对作业人员的身体健康和煤矿安全生产造成严重的威胁。当前综采放顶煤工作面除沿用普通综采工作面采取的综合防尘措施外,还要采用一些综合的防尘措施。
关键词:综采工作面;放顶煤;防尘
中图分类号: TD714　　　　文献标识码: A
　　综采放顶煤是80年代才在我国迅速发展起来的一种新型厚煤层采煤方法,具有高产、高效、低耗、劳动强度低和经济效益好等优点。但是,随之而来的安全问题也十分突出,特别是高浓度粉尘对作业人员的身体健康和煤矿安全生产造成了严重的威胁。综采放顶煤采煤方法已在我国30个矿务局的近70个工作面采用。由于放顶煤综采产煤量大,又增加了放煤口这一大尘源,因此放顶煤工作面的粉尘污染比一般综采更为严重。采煤机割煤和放
煤平行作业时,尤其是逆风割煤时前滚筒在采煤机上风方向割顶煤其粉尘浓度高达20 ～30g/m3 ,对工作环境造成严重污染。
1. 综采放顶煤工作面综合防尘技术现状当前综采放顶煤工作面除沿用普通综采工作面采取的综合防尘措施外,还成功研究了液压支架移架和放煤磁化喷嘴自动喷雾、刮板输送机处电磁阀控制自动喷雾、破碎机处压气喷雾声波雾化降尘技术、磁化水降尘技术、预荷电高效喷雾等综合防尘技术。
1. 1煤层预注水湿润煤体防尘技术
回采前预先注水湿润煤体,是降低煤层开采时粉尘产生量的最有效方法。煤的产尘能力与煤本身的性质有关,也与煤的水分含量及赋存条件等因素有关,对于变质程度和赋存条件一定的煤层而言,煤的产尘能力主要取决于煤的水分含量。煤层注水防尘就是通过提高煤的水分含量。达到降低煤的产尘能力的目的。如阳泉四矿开采15号缓倾斜厚煤层,煤质较硬( f = 2～2. 5) ,煤层透气性差,属于难注水煤层, 曾使用普通的长钻孔( 80 ～100m)静压注水,效果极不理想。为此在8312综采放顶煤工作面的中部沿顶板顺走向开掘一条煤层注水巷道,在该巷道向回风巷和进风巷方向分别打平行于工作面的注水钻孔,进行动压注水试验,取
得了较显著的降尘效果。兖州矿务局鲍店煤矿1308综采放顶煤工作面煤层注水的实践表明,煤体注水达到了比较理想的效果,不仅有效地抑制了煤尘,而且在提高顶煤回收率、延缓自然发火周期等方面均起到了积极的作用。该矿在1308综放面煤体注水,主要采用了在次生裂缝发育的动压带双巷交错布孔,随采随注的静压注水方法,其降尘率达53%～88% ,降尘效果明显。
1. 2采煤机上的粉尘控制技术
采煤机滚筒割煤及向刮板输送机装煤时产生大量的粉尘,尘源处在采煤工作面的主风流中,位置不断移动,加之片帮冒顶形成一些偶发性尘源,治理难度较大。目前采煤机上使用的防尘措施主要是内外喷雾。由于采煤机滚筒上的内喷雾喷嘴极易被水锈蚀和堵塞,因此各煤矿的采煤机内喷雾大多不能正常使用。采煤机外喷雾也因喷雾水压力过低,水量不足和喷雾方式不当等原因,使用效果也大多不尽人意。为了改善采煤机上的喷雾降尘效果,潞安矿务局王庄矿在使用的国产采煤机两端设计了一种弹簧喷杆,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4个喷嘴进行喷雾。由于使用管理好,这种外喷雾方式在该矿降低采煤机粉尘的产生量取得了良好效果。在几种防尘措施的综合作用下,工作面粉尘浓度由采取措施前的800～1000mg/m3 降到200～300mg/m3。在兖州矿务局鲍店煤矿的综采放顶煤的1303工作面,采煤机除继续使用内喷雾外,还将外喷雾的两个喷头移至采煤机两个端头,采取15°～20°的俯角安装,以控制和沉降滚筒装煤产生的粉尘,并在采煤机滚筒外侧摇臂处增设一道径向雾屏,以减少粉尘扩散。这样,采煤机外喷雾和辅助喷雾的情况下与未采取任何防尘措施相比,实测采煤机司机处总粉尘降尘率达到了82. 6%。
1. 3液压支架喷雾降尘
液压支架移架也是工作面粉尘防治的主要对象。利用液压支架和放煤动作联动的自动喷雾降尘装置,即一旦移架,就能自动喷雾降尘,这样既能及时有效地捕集移架时产生的粉尘,又不增加工作的操作工序,取得了较好的降尘效果。
1. 4放煤口的粉尘控制
放煤口也是综采放顶煤工作面的主要尘源之一,目前放煤口的防尘措施主要还是喷雾降尘,少数个别煤矿采取物理化学方法(湿润剂或泡沫)降尘。从控制方式看,大多是手动喷雾,只有少数煤矿使用了与放煤同步的联控自动喷雾降尘技术。破碎机的防尘技术破碎机产尘部位主要在破碎部。防尘的方法是将破碎机的尘源全封闭,在出口处安设压气喷雾喷头,手动阀门控制。采用压气喷雾提高水的雾化效果,同时也提高了降尘效果。治理综采放顶煤工作面严重粉尘问题的发展途径要彻底改善我国综采放顶煤工作面的劳动卫生条件,必须
本着“治标先治本”及其治标与治本同时进行的基本原则进行防尘。
2. 综采放顶煤工作面综合防尘技术发展
2. 1进一步进行煤层注水工艺参数及配套设备的研究
我国对煤体注水的研究,经过30多年的发展,已取得了不少的成果和经验。首先要根据综采放顶煤的具体特点和开采煤层的特征试验研究或制订适合于开采煤层的注水方式和参数,使注水能真正起到充分湿润煤体的作用,从而显著降低割煤、放煤时的粉尘产生量。对于某一特定开采煤层而言,其水分含量与产尘能力之间呈线性负相关关系,当煤的水分含量达到饱和含水率时,产尘能力最低。所以要针对开采煤层特征和采煤工艺的特殊性采取相应的注水方式和参数(包括选用适宜的湿润剂) ,使煤层预先注水真正收到较好的防尘效果。同时,对于厚煤层,应进一步研究能适应打长钻孔的钻机和钻具,研究注水钻孔的合理布置方式,以便在煤层的厚度方向打双排钻孔或上下交错的钻孔,实现湿润全工作面的煤体,提高注水降尘的效果。
2. 2加强采煤机防尘措施的研究
如何完善和改进采煤机的内外喷雾系统,使其充分地发挥作用,也是提高喷雾降尘效果的重要方面。另外采煤机结构设计不同也直接影响割煤时的粉尘发生量,研究表明,采用深截齿割煤比采用浅截齿割煤块度大,所产生的呼吸性粉尘较少;截齿的数量、截齿的形状和截齿截入煤壁的方式均是影响粉尘产生的因素。同时滚筒的断面形状和直径也影响产尘量的发生,选择恰当直径的滚筒,可避免不必要的截割顶低板,可大大减少细微粉尘的产生。在英国、西德、美国、前苏联等国家先后进行了“吸尘滚筒”的研究,英国的“吸尘滚筒”是根据高压水射流的引射原理,将小型引射器均匀布置在滚筒轴附近的圆周上,当水从喷嘴喷出时,含尘风流通过引射器沿滚筒向工作面采空区方向运动,粉尘通过引射器时被湿润凝聚而沉降,减少了粉尘飞扬。西德研制的“吸尘滚筒”所采用的工作原理仍然是高压水射流的引射效应。我国也应在借鉴国外煤矿防尘技术经验的基础上,设计研究试验适合
于我国煤矿具体特点的吸尘滚筒,使其有效地控制采煤机割煤时产生的大量粉尘,从根本上改善综采放顶煤工作面的劳动卫生条件。此外,提高喷雾压力是解决喷嘴堵塞和加大喷雾降尘强度的有效措施之一,而我国多数矿井降尘用的供水压力较低,因此,有必要研制机载式体积小的增压泵,提高喷雾压力;研究采煤机外喷嘴合理布置方式,使其形成水喷雾封闭罩,阻止煤尘向外飞扬。
2. 3进一步完善和提高移架和放煤的防尘措施对已研制成功的多功能控制阀和喷雾系统应
大力宣传和推广使用,在进一步试验的基础上,使产品定型并系列化,以适应各类自移支架和高、中、低放煤的条件。在喷雾方法上应不断完善提高,特别是要强化在移架和放煤前预先湿润碎煤、矸石的喷雾。供水和喷嘴的布置要满足放煤时高强度喷雾的需要,充分抑制粉尘的飞扬。
2. 4开发新型粉尘检测技术及仪表
粉尘检测是粉尘灾害治理极为重要的组成部分,主要任务是准确检测作业场所的粉尘状况,指导选用合理的降尘措施,准确检测各种防尘措施的运行状况和评价这些防尘措施的防尘效果。为了实现上述目的,必须改进我国煤矿现行的测尘方法和检测仪表,尤其是应加快研制具有先进水平的呼吸性粉尘测定仪。同时有必要研制煤矿粉尘浓度连续监测装备,与环境监测系统配套,用于粉尘管理、综合防治及防尘装备运行状况的连续监测。
2. 5加强防尘工作的科学管理和立法
我国国有重点煤矿中86%有煤尘爆炸危险性,地方国有煤矿中42%有煤尘爆炸危险性,一旦发生煤尘爆炸,其破坏性是很大的,人员伤亡也是惊人的;目前我国煤矿矽肺病人数已达40万,并且仍以每年8000人的速度增长;还有大量的矿井粉尘排入地面,污染大气。所以,在提高防降尘技术,加大防尘资金投入,采用先进装备和防降尘措施的同时,必须加强技术培训工作,提高作业人员的素质,使广大职工真正认识到粉尘对人体健康的严重危害性,掌握防尘知识和技术措施,增强对防尘工作的自觉性也是各煤矿领导和广大科技工作人员的责任;此外,必须强化粉尘防治的立法和管理工作,严格管理制度,才能尽快使煤矿各生产场所粉尘浓度达到或接近工业卫生标准。
3. 结束语
目前放顶煤工作面的防尘研究还是很不够的,传统的煤层预注水方法和工作洒水喷雾降尘的方法还需要进一步研究,以提高降尘的效果。同时还要加强对工作面捕尘、降尘和导尘的研究,以保证工人工作空间的煤尘含量达到国家标准。
参考文献:
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[ 2 ]综采生产管理手册编委会. 综采生产管理手册[ Z]. 北京:煤炭工业出版社, 1994.
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