综采工作面智能喷雾降尘系统的研发及应用

当代化工研究Modern Chemical Research DD 2021•01技术应用与研究综釆工作面气水喷雾粉尘防治技术研究*田东升(山西阳煤集团救护大队山西045000)摘耍：综采工作面在煤矿生产过程中会产生很多粉尘，内部粉尘的浓度也很高.采煤机割煤又是工作面中最大飭尘源点，粉尘时浓度介于5000-6000mg/m3,多数粉尘容易产生极大的危害性，会严重危害工人的身体健康，甚至会诱发尘肺病，这是煤矿安全生产中最重大的灾害之一.本文主要分析综采工作面气水喷雾粉尘防止技术.关键词：综采工作面；气水喷雾；粉尘防治中图分类号：TD77文献标识码：AStudy on Dust Prevention and Control Technology of Gas-water Spray in FullyMechanized Coal Mining FaceTian Dongsheng(Rescue Team,Shanxi Yangmei Group,Shanxi,045000)Abstracts A lot of d ust will be p roduced in the p roduction p rocess offiilly mechanized coal mining f ace,and the concentration of d ust inside is also very high.Coal cutting by shearer is the biggest dust source in the working f ace,and the dust concentration is between5000-6000mg/m3.Most of the dust is likely to cause great harm,which will seriously harm-workers'health and even induce pneumoconiosis,which is one of t he most important disasters in coal mine safety p roduction.This p aper mainly analyzes the dust p revention technology ofgas-water spray in J ully mechanized coal mining face.Key words:Jully mechanized coal mining f ace；gas-water spray；引言在煤矿生产的过程中会产生大量的煤尘。

综采工作面智能定位喷雾除尘控制系统在济宁三号煤矿的应用【摘要】本文简要介绍了济宁三号煤矿123下03工作面的概况,详细介绍了在本工作面应用的zpd(a)型综采工作面智能定位喷雾除尘控制系统的主要功能以及设备安装情况。

【关键词】工作面喷雾除尘智能1 工作面概况济宁三号煤矿是一座设计能力5.0mt/a的特大型现代化矿井,1993年12月19日正式开工建设,2000年12月28日矿井正式投产,井田面积110km2,设计服务年限81年。

123下03工作面位于十二采区中部,十二采3下胶带运输巷的北侧,东邻123下02工作面,西邻123下04作面,设计停采线南距3下回风巷北帮70m～104m,北部切眼距井田边界煤柱63.83～121.98m与二号井相邻。

123下03工作面为十二采区3下煤层首个回采工作面,工作面上部大部为123上04工作面采空区,西南局部上方为123上05工作面采空区。

2 系统概述zpd(a)型综采工作面智能定位喷雾除尘控制系统适用于煤矿井下综采工作面,通过在采煤机、液压支架等处安装无线传感器,实时监测采煤机割煤、移架作业和放煤作业的运行位置,将采煤机割煤、移架作业和放煤作业信息实时传送至工作面电控站及地面进行网络发布,供生产调度中心和相关领导指挥决策。

系统将架间自动喷雾、移架自动喷雾、放煤自动喷雾合为一体,在采煤机、移架、放煤作业的风流下方自动顺序开启/关闭数道扇形强雾进行高效降尘,无需人员干预即可实现全自动运行,解决了采煤机原喷雾装置降尘范围小、效果不理想、工作面粉尘浓度高的技术难题,降低了工人劳动强度,有效防止尘肺病危害。

系统具有照明自动跟踪功能,提供全工作面高亮度照明,极大改善工作面作业条件。

3 系统的主要技术指标(1)额定电压:ac127v(+15%～-20%),50hz;(2)功率消耗:每道装置≤60w(总功率=60w×总道数);(3)定位精度:≤3米;(4)定位形式:红外线传感;(5)操作功能:喷雾水幕总道数设定,喷雾道数选择,喷雾延时选择与采煤机相隔选择,点喷、启动、停止功能;(6)面板显示内容:采煤机运行方向、采煤机当前位置、架间喷雾点道数、当前移架及移架喷雾道数、照明控制;(7)割煤喷雾区域:采煤机的风流下方,相隔距离可设定0-3道(3-18米);(8)割煤喷雾量设定:可设定风流下方1-5道同时打开喷雾;(9)割煤喷雾延时:5-300秒可设定;(10)移架喷雾区域:移架点风流下方1-3道喷雾;(11)移架喷雾延时:5-90s;(12)移架喷雾量设定:可设定风流下方1-3道同时打开喷雾;(13)放煤喷雾区域:放煤支架前后方1-3道喷雾;(14)放煤喷雾延时:5-240s;(15)放煤喷雾量设定:可设定放煤支架前后方1-3道同时打开喷雾。

阐述综采工作面高压雾化降尘技术应用矿井粉尘是煤矿生产过程中的五大灾害之一，粉尘主要危害表现在两个方面：一是煤尘具有可燃性，可使高浓度煤尘瞬间发生爆炸性燃烧，继而引起煤尘爆炸，如果在高瓦斯矿井及在瓦斯富集区，煤尘爆炸还可能引起瓦斯爆炸，形成煤尘瓦斯爆炸，造成严重的煤矿安全生产事故；二是高浓度的粉尘，尤其是呼吸性粉尘（一般将粒径小于5μm的粉尘视为呼吸性粉尘），可穿透肺泡，产生粉尘沉积，使肺部发生病理改变，出现不同程度的弥漫性间质纤维化，造成尘肺病。

因此为保证煤礦企业安全生产及煤矿职工的身心健康，亟需对井下粉尘进行治理。

然而，目前大部分煤矿使用的常规的喷雾降尘技术降尘效果有限，因此，本文对高压雾化降尘技术进行了研究，以期降低工作面粉尘浓度，改善工作面条件。

1 赛尔三矿A4007工作面概况赛尔三矿A400工作面布置在三矿+700水平东翼采区A4煤层第四个工作面，开采位置：上限+775.3m水平、下限+718.7m水平。

地面为戈壁沙滩，无任何建筑物。

工作面东邻井田边界，西邻东翼轨道上山、南邻井田未开采区，北为A4005采空区。

A4煤层位于下侏罗统八道湾上段下部，根据掘进期间观测煤层厚度变化在2.35m-2.45m之间，平均厚度为2.4m，煤层厚度变化不大。

据其发育程度，该煤层应属全区可采的较稳定中厚煤层。

煤层倾角14°～16°，平均15°。

A4007工作面运输巷掘进到556米遇见断层，经公司有关部门和领导现场会审决定沿断层走向开切眼，A4007工作面回风巷掘进至580米处开始做工作面切眼。

该工作面实际长度为568米，切眼长160m。

根据工作面设计、地质条件及生产技术条件，确定A4007工作面采用走向长壁综合机械化采煤法回采，全部垮落法管理顶板。

工作面布置MG160/375-WDl 型可调高双滚筒采煤机沿工作面双向割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤。

由于采煤机功率较大，工作面回采期间产尘量大，煤机割煤时尤为突出，造成工作面生产时可见度低，劳动卫生条件较差。

三软煤层综采工作面采煤机喷雾系统的智能化控制发布时间：2023-07-25T02:23:59.883Z 来源：《新型城镇化》2023年15期作者：李超[导读] 随着煤矿机械化开采水平的逐渐提高，煤矿的开采强度与开采效率逐渐增加，如何提升煤矿的安全、绿色生产逐渐成为煤矿从业专家和学者所关注的焦点问题。

河南能源义煤公司机电设备租赁站河南义马 472300摘要：随着煤矿机械化开采水平的逐渐提高，煤矿的开采强度与开采效率逐渐增加，如何提升煤矿的安全、绿色生产逐渐成为煤矿从业专家和学者所关注的焦点问题。

在煤矿生产过程中，由于开采工艺的限制，难以避免的会产生大量的煤尘，难以避免的会对煤矿工作人员的健康造成影响，引发尘肺病，甚至随着粉尘浓度的逐渐增加，粉尘爆炸的风险也逐渐增加，一旦爆炸发生将导致无法估计得人员伤亡和菜场损失。

因此，优化煤矿井下棚屋降尘系统性能，提高喷雾降尘效率，是目前亟待解决的关键问题。

采煤机作为煤矿开采的核心装备，处于喷雾降尘有效实现的核心位置，如何提升采煤机的喷雾降尘能力，从最近端抑制粉尘的影响是煤矿井下喷雾降尘实现的关键。

关键词：综采工作面；喷雾；粉尘；降尘1煤矿粉尘控制技术概述煤炭开采过程中难以避免的会产生大量的粉尘，危机煤矿工作人员的生命财产安全，因此，必须采取行之有效的喷雾降尘措施，降低煤矿开采过程中综采工作面的煤尘浓度，保证综采工作面人员工作在相对安全、清洁的工作空间中。

随着粉尘抑制技术的进步和发展，越来越多的降尘手段被逐渐应用于综采工作面，以期对综采工作面的粉尘进行有效的抑制。

目前被广泛采用的煤尘控制技术主要包括以下三种方式：第一，通过将水注入到所要开采的煤层之中，将煤层中煤岩成分预先进行湿润，使得煤炭粉尘在根源上受到更大的阻力，抑制煤尘的产生量，实现煤尘的抑制。

这种在开采工作之前对煤层进行注水的方式可以将煤尘浓度降低百分之六十至百分之九十之间，被广泛应用于国内外的各种煤矿。

而且，通过采用长钻孔将水及其他湿润剂注入煤层的方式，可进一步提升粉尘的抑制能力，在许多国外煤矿得到了较好的应用。

综採工作面多点才智喷雾系统技术说明书zpd（a）型综採工作面才智多点喷雾除尘把握系统南通神华电气****2021年1月zpd（a）型综採工作面才智多点喷雾除尘把握系统，採用国内首创的採煤机跟蹤定位专利技术，实现架间、移架、放煤的才智化防尘喷雾，对工作面採煤、移架、放煤作业时产生的大範围高浓度粉尘实现多道阻隔和高效除尘，同时，对工作面照明实现全才智化自动跟蹤，以进一步改善工作面作业条件。

该系统将架间自动喷雾（煤机跟蹤喷雾）、移架（降架）自动喷雾、支架侧护板喷雾、放煤自动喷雾、煤壁预溼自动喷雾合为一体，无需人员干预，实现全自动执行，解决了採煤机原喷雾装置降尘範围小、效果不抱负、工作面粉尘浓度高的技术难题，有效防止尘肺病危害，确保煤矿平安生产。

系统还可对工作面的喷雾洒水量和区域进行选择和设定，在提高防降尘效果的同时合理把握喷雾洒水量，进一步提高煤矿平安生产管理水平，实现综採工作面防降尘才智、高效、合理的目的。

系统中用于採集煤机位置、移（降）架作业、放顶煤作业资讯的感测器，均採用无线（无绳）感测器，以便利安装维护、削减线缆敷设、降低平安隐患。

该系统在实现综採工作面高效、才智除尘同时，通过通讯汇流排或光纤乙太网将採煤机执行、移架作业和放煤作业等资讯传送工作面电控站及地面网路释出，供生产排程中心和相关领导指挥决策。

(1) 额定电压：ac127v（+15%～-20%），50hz(2) 功率消耗：每架装置≤30w（总功率=30w×总架数）(3) 系统最大喷雾架数：200架（每组液压支架安装1台分站）(4) 工作面照明灯：≥1200lm/架，内嵌led灯功率12w+7w(5) 工作面照明方式：① a - 照明全开；② b - 2亮1，照明跟蹤；③ c - 3亮1，照明跟蹤(6) 系统通讯介面：rs485+光纤快速联结器(7) 定位形式：红外线感测(8) 定位精度：≤1.5米(9) 红外放射：距离≥6米，垂直髮射角≥15°，水平放射角≤5°(10) 操作功能：喷雾水幕总架数设定，喷雾架数选择，喷雾延时选择与採煤机相隔选择，点喷、启动、停止功能(11) 面板显示：tft-100/60 高等级彩色液晶屏(12) 显示内容：採煤机执行方向、採煤机当前位置、架间喷雾点架数、当前移架及移架喷雾架数、照明把握。

基于CAN总线的综采面喷雾降尘系统的研制粉尘是煤矿生产五大自然灾害之一,粉尘中含有灰份和挥发份,具有爆炸性,含量较高时可以导致爆炸,严重威胁着矿井的安全生产,同时也危害现场工作人员的身体健康。

随着高产高效矿井采煤技术的发展,综采法的采煤效率越来越高,综采采煤在整个煤矿企业中所占的比例也越来越大,其综采工作面成为综采采煤煤矿粉尘的主要产生源。

为了降低煤矿事故发生率和改善工作环境,必须采取有效的降尘措施来降低井下综采工作面的粉尘浓度。

综采工作面粉尘一般产生于三个环节,即采煤、移架和放煤过程中。

本文分析了采煤、移架和放煤等工艺过程。

采煤时,喷雾要跟随采煤机的移动而动;移架时,喷雾要针对移架位置喷雾;放煤时,须在支架前后同时喷雾。

又研究了喷雾降尘系统的原理与控制方法。

提出了具有针对性的喷雾降尘控制系统。

设计了一个基于CAN总线的综采面喷雾降尘控制系统。

此系统可以分别实现对采煤机、移架和放煤的自动定位。

可以通过CAN总线网络实现远程控制。

本控制系统中包含主控制器模块和喷雾控制器模块,主控制接收各喷雾控制器检测到的采煤机采煤位置、移架和放煤位置信号,并根据这些信号向各控制器发出喷雾控制命令,以及喷雾模式设置,实时显示综采面工作状态的功能。

喷雾控制器主要功能是:实时检测采煤机采煤位置、移架和放煤位置信号,通过CAN网将这些信号上传给主控机,并接收主控机发出的控制喷雾指令,并根据指令实现不同形式的喷雾。

其中主控制器采用ARM系列微处理器,喷雾控制器采用51系列单片机,CAN总线通信接口采用总线控制器SJA1000和总线驱动器82C250。

通过实验室的实验,喷雾控制器实现了采煤机位置、移架和放煤位置信号的监测和不同模式的喷雾输出。

主控制器实现了接收各喷雾控制器上传的采煤机采煤位置、移架和放煤位置的信号,以及LCD的实时显示。

并实现了网络通信。

实验结果表明设计是合理的。

采煤机尘源智能跟踪降尘系统在综采工作面的应用摘要：针对目前综采工作面粉尘浓度严重超标的现状，试验了新型高压采煤机尘源智能跟踪降尘系统，有效地提高了降尘效果，改善了综采工作面的作业环境。

关键词：综采智能跟踪降尘喷雾系统随着综采工作面机械化程度的提高，作业环境过程中产尘量也随之增加，作业环境进一步恶化，严重影响现场作业安全和职工的身体健康。

而目前综采工作面所采用采煤机低压内、外喷雾和支架静压喷雾相结合的形式已无法满足生产需要，为了有效降低工作面的粉尘浓度，研究和应用新的降尘方式已势在必行。

古矿在11301（下）综采工作面进行了新型高压采煤机尘源智能跟踪降尘系统试验，取得了良好的效果。

1、目前综采工作面防尘现状及存在的问题目前我集团公司综采工作面主要采用采煤机低压喷雾和支架静压喷雾相结合的综合防尘措施，但由于管理不力和装备的除尘效果低下，工作面的粉尘浓度平均达到100-300mg/m3，远远达不到《煤矿安全规程》要求。

主要存在以下问题：（1）、喷雾压力不足，除尘效差目前集团公司所属矿井开采深度大多在100-400 米的范围内，加上管路压力损失，静压喷雾供水压力只有0.5MPa 左右，同时采用人为的降架喷雾降尘方式，耗水量大，雾化效果差，根本无法保证除尘效果。

2、本次试验所用采煤机尘源智能跟踪降尘系统装置简介（1）、新型高压采煤机尘源智能跟踪降尘系统主要装置及性能参数本次试验选用一套采煤机尘源智能跟踪降尘系统，该装置由DJS-63RK 型光控自动洒水装置组成，装置包括CGHRK1 型光控传感器（信号源）、KXJL-127/36 型洒水装置控制箱、DF20-63 型防爆电磁阀组成。

当光控传感器接收到信号源的信号后，产生一个弱电流信号，这个电流经主控箱内的控制电路选频放大，带动继电器动作，从而控制电磁阀打开或关闭，实现洒水或不洒水两种状态的转换。

采煤机尘源智能跟踪降尘系统的性能参数如下：工作电压 127VAC/36VAC工作方式连续（主控机）喷雾时间（5-240）s适用井下水压（0.2-5）MPa喷雾耗水量8L/min(两个喷嘴)喷雾供水量75L/min安装距离 10-20m（2）、工作原理采煤机尘源智能跟踪降尘系统由多个装置的主机、传感器和电磁阀组成如图二所示：在整个工作面设置n 个喷雾点，从进风口处开始按1 到n 个位置排列，当采煤机在第一个喷雾点位置时，安装在采煤机上的信号源所发射的信号被第一个传感器接收。

ＳｅｒｉａｌＮｏ.５９７Ｊａｎｕａｒｙ.２０１９现㊀代㊀矿㊀业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第５９７期２０１９年１月第１期㊀㊀陈加更(１９８７ )ꎬ男ꎬ工程师ꎬ７１９０００陕西省榆林市榆阳区东沙银沙福苑４号ꎮ小纪汗煤矿１１２１７大采高工作面综合降尘技术研究及应用陈加更１㊀杨㊀桐２(１.陕西华电榆横煤电有限责任公司ꎻ２.中煤科工集团重庆研究院有限公司)㊀㊀摘㊀要㊀针对小纪汗煤矿２１７大采高综采工作面生产过程中的粉尘污染问题ꎬ在深入分析其产尘特点的基础上ꎬ提出 先抑㊁后控㊁再降 的粉尘治理思路ꎬ决定在该工作面采用尘源跟踪喷雾控尘系统＋采煤机引射控降尘＋摇臂高压喷雾降尘相结合的控降尘技术ꎬ并根据支架在降柱移架期间产尘量大的特点ꎬ设计了支架架间水力引射除尘装置ꎮ采取上述降尘措施后ꎬ工作面正常生产时的总粉尘和呼吸性粉尘浓度分别降低９０％和８６％以上ꎬ取得了显著的降尘效果ꎮ关键词㊀大采高㊀综采工作面㊀移架产尘㊀综合控降尘㊀支架水力引射除尘ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７４￣６０８２.２０１９.０１.０５４ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＤｕｓｔ￣ｓｅｔｔｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎ１１２１７ＬａｒｇｅＭｉｎｉｎｇＨｅｉｇｈｔＦｕｌｌｙ￣ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄＦａｃｅｉｎＸｉａｏｊｉｈａｎＣｏａｌＭｉｎｅＣｈｅｎＪｉａｇｅｎｇ１㊀ＹａｎｇＴｏｎｇ２(１.ＳｈａａｎｘｉＨｕａｄｉａｎＹｕｍｅｉＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎻ２.ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＩｎｖｉｅｗｏｆＸｉａｏｊｉｈａｎＣｏａｌＭｉｎｅ２１７ｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔａｒｅｂｒｏｋｅｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｕｓｔｐｏｌｌｕ￣ｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅꎬｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ￣ｔｉｃｓｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇｄｕｓｔꎬｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ"ａｆｔｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎꎬｃｏｎｔｒｏｌꎬａｎｄｔｈｅｎｄｒｏｐ"ｄｕｓｔｃｏｎｔｒｏｌｔｒａｉｎｏｆｔｈｏｕｇｈｔꎬｄｅｃｉｄｅｄｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｔｒａｃｋｉｎｇｓｐｒａｙｄｕｓｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｄｕｓｔｓｏｕｒｃｅ＋ｒｏｃｋｅｒａｒｍｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｓｐｒａｙｃｏａｌｔｒａｃｔｏｒｓｈｏｔｃｈａｒｇｅｄｄｕｓｔｄｕｓｔꎬｔｈｅｄｕｓｔｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｃｏｍｂｉｎｉｎｇａｎｄａｃ￣ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｅｎｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｏｗｎｍｏｖｅｆｒａｍｅｃｏｌｕｍｎｐｒｏｄｕｃｉｎｇｄｕｓｔｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｆｒａｍｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｊｅｃｔｏｒｂｅｔｗｅｅｎｄｕｓｔｒｅｍｏｖａｌｄｅｖｉｃｅ.Ａｆｔｅｒｔｈｅａｂｏｖｅｄｕｓｔｒｅｍｏｖ￣ａｌｍｅａｓｕｒｅｓｗｅｒｅｔａｋｅｎꎬｔｈｅｔｏｔａｌｄｕｓｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｐｉｒａｂｌｅｄｕｓｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｄｕｒｉｎｇｎｏｒｍａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ９０％ａｎｄｍｏｒｅｔｈａｎ８６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｕｓｔｒｅ￣ｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＬａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔꎬＦｕｌｌｙ￣ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｆａｃｅꎬＤｕｓｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔꎬＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ￣ｄｕｓｔｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎꎬＤｅｄｕｓｔｉｎｇｏｆｓｐｒａｙｅｊｅｃｔｏｒｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ㊀㊀综采工作面是煤矿井下生产过程中产尘量最大的作业地点[１￣２]ꎮ近年来随着大采高综采工作面的逐渐普遍ꎬ其超大的产尘强度正严重威胁着矿井安全生产和作业人员的身心健康ꎮ本研究针对小纪汗煤矿１１２１７大采高综采工作面的粉尘问题ꎬ对大采高工作面的产尘特点展开深入研究ꎬ并采用多种控降尘技术对工作面的粉尘进行了综合治理ꎮ１㊀综采工作面概况及产尘特点１.１㊀综采工作面概况小纪汗煤矿１１２１７综采工作面属于２＃煤层ꎬ煤质含水率在６.１５％~７.１４％ꎬ煤层硬度系数ｆ＝３ꎬ属稳定型煤层ꎮ工作面煤层厚度３.６４~６.０２ｍꎬ平１１２均煤厚４.５６ｍꎬ采用一次采全高走向长壁后退式综合机械化采煤法ꎬ全部垮落法管理顶板ꎬ采高设计４.５６ｍꎬ日均进尺１１.２ｍꎬ生产强度很大ꎮ工作面配风量１３２０ｍ３/ｍｉｎꎬ平均风速约为１ｍ/ｓꎮ工作面现有防尘措施有:进回风巷间隔５０ｍ设有三通阀门ꎻ采煤机内喷雾无法正常使用ꎬ外喷雾降尘效果不好ꎮ１.２㊀工作面产尘特点根据现场调研ꎬ１１２１７综采工作面的产尘特点主要有:(１)进风流中存在粉尘污染ꎮ进风巷中转载点及破碎机工作产生大量的粉尘ꎬ被进风风流带入工作面[３]ꎬ使得工作面未生产时的粉尘浓度便有４５ｍｇ/ｍ３左右ꎮ(２)采煤机割煤产尘能力强ꎮ由于生产强度大ꎬ采煤机下风侧５ｍ处的粉尘浓度高达２０００~３０００ｍｇ/ｍ３ꎮ上风侧滚筒产生的粉尘被采煤机机身阻挡ꎬ随风流迅速扩散至整个工作面[４]ꎮ(３)工作面支架降柱移架产尘ꎮ据现场调查ꎬ移架时尘源处的局部粉尘浓度高达２０００ｍｇ/ｍ３以上ꎮ２㊀粉尘综合防治技术国内外防尘实践经验表明ꎬ防治粉尘最有效的办法就是在尘源处采取措施ꎬ最大限度抑制产尘[５￣９]ꎮ１１２１７大采高工作面的产尘及粉尘运移特点总体表现为产尘点多㊁产尘强度大㊁对人员作业区域影响程度大等ꎮ针对以上特点ꎬ研究提出 先抑㊁后控㊁再降 的综合治理思路ꎬ采取多种控降尘技术对工作面的各产尘源进行综合治理[１０￣１３]ꎮ２.１㊀采煤机割煤粉尘治理针对采煤机割煤产尘特点ꎬ根据现有防尘技术ꎬ研究采用采煤机尘源智能跟踪高效喷雾抑尘系统㊁采煤机上风侧喷雾控降尘装置㊁机载式喷雾引射除尘器㊁机身喷雾装置和下风侧高压组合喷雾装置等技术措施ꎬ对采煤机割煤产尘进行综合治理ꎮ２.１.１㊀采煤机尘源智能跟踪高效喷雾抑尘系统根据 先抑尘 的治理思路ꎬ首先采用尘源智能跟踪高效喷雾抑尘系统ꎬ在支架顶梁上布置前端及中端两路喷雾ꎬ利用传感器实时探测跟踪采煤机运行位置并自动喷雾ꎬ以密实水雾覆盖滚筒(尘源)ꎬ形成 水包煤 的效果ꎬ快速润湿割煤时破碎垮落的煤体ꎬ抑制粉尘的产生ꎬ如图１所示ꎮ根据采煤机割煤产尘范围㊁喷雾布置方式及喷雾抑尘要求ꎬ通过实验室测试ꎬ确定选用喷雾有效射图１㊀采煤机尘源智能跟踪高效喷雾抑尘系统安装布置程远㊁抗风性能好的Ｇ型高压喷嘴ꎮ采煤机上下风侧各布置３组喷雾[１４￣１５]ꎬ在６~８ＭＰａ喷雾压力条件下ꎬ喷雾流量<６５Ｌ/ｍｉｎꎬ喷雾有效射程达到４.５ｍꎬ能够覆盖滚筒产尘源ꎮ２.１.２㊀采煤机上风侧喷雾控降尘装置根据 后控尘 的治理思路ꎬ针对采煤机上风侧滚筒割煤过程中已经产生的粉尘ꎬ结合工作面采煤机行走部上风侧端头的特点ꎬ设计了上风侧喷雾控降尘装置ꎬ通过喷雾的引射卷吸作用ꎬ有效控制上风侧滚筒割煤产生的粉尘沿煤壁侧运移ꎬ避免其向人行道一侧扩散ꎬ并能通过喷雾沉降部分粉尘[７]ꎮ装置的工作原理及安装如图２所示ꎮ图２㊀采煤机上风侧喷雾控降尘装置安装布置及效果根据喷雾布置方式及顺风喷雾引射要求ꎬ通过实验室测试ꎬ确定选用喷雾引射风量大㊁有效射程>２ｍ㊁抗风性能好的ＳＤ３１２型高压喷嘴ꎻ此外ꎬ为取得最佳的控降尘效果ꎬ喷雾压力取６~８ＭＰａꎬ喷雾引射方向与底板和煤壁成３０ʎ角ꎮＳＤ３１２型喷嘴雾化参数见表１ꎮ表１㊀ＳＤ３１２喷嘴参数喷嘴型号喷雾压力/ＭＰａ喷雾角度/(ʎ)引射风量/(Ｌ/ｍｉｎ)有效射程/ｍ喷雾流量/(Ｌ/ｍｉｎ)ＳＤ３１２６~８３０２９~３３.２>２.５１５.３~１７.８２.１.３㊀机载式喷雾引射除尘器机载式喷雾引射除尘器布置在采煤机面挡煤板下方空间ꎬ通过喷雾引射作用ꎬ吸收并净化绕过采煤机上风侧喷雾控降尘装置ꎬ扩散至采煤机与支架立２１２总第５９７期现代矿业２０１９年１月第１期柱间的粉尘ꎮ机载式喷雾引射除尘器安装布置位置如图３所示ꎮ图３㊀机载式喷雾引射除尘器安装布置㊀㊀根据喷雾引射要求ꎬ机载式喷雾引射除尘器内设３个ＳＤ３１２型高压喷嘴ꎬ在６~８ＭＰａ喷雾压力条件下ꎬ喷雾流量４５.９~５３.４Ｌ/ｍｉｎꎬ引射风量达到８７~９９.６ｍ３/ｍｉｎꎮ２.１.４㊀机身喷雾装置高效喷雾降尘ꎬ即高效净化控制在煤壁侧的粉尘ꎮ采用安装于采煤机面挡煤板上方的机身喷雾装置ꎬ布置一排６个喷嘴ꎬ顺风４５ʎ进行喷雾ꎬ高效沉降煤壁侧的粉尘ꎮ机身喷雾装置安装布置位置如图４所示ꎮ图４㊀机身喷雾控降尘装置安装布置㊀㊀根据喷雾布置方式及喷雾降尘要求ꎬ通过实验室测试ꎬ确定选用喷雾流量适中㊁有效射程远㊁雾流覆盖范围大㊁抗风性能好的ＰＺ型高压喷嘴ꎬ喷雾压力取６~８ＭＰａꎬ喷雾流量<５０Ｌ/ｍｉｎꎮ喷嘴雾化参数见表１ꎮ２.１.５㊀采煤机下风侧高压组合喷雾装置下风侧高压组合喷雾装置固定于采煤机破碎滚筒摇臂侧边ꎬ布置３个喷嘴ꎬ以密实水雾覆盖下风侧滚筒和下方刮板输送机区域ꎬ高效抑制及沉降下风侧滚筒割煤产尘ꎬ以及破碎滚筒扫煤产尘ꎮ下风侧高压组合喷雾装置安装布置位置如图５所示ꎮ图５㊀下风侧高压组合喷雾装置安装布置及效果根据喷雾布置方式及喷雾降尘要求ꎬ选用ＰＺ型高压喷嘴ꎬ喷雾压力取６~８ＭＰａꎬ喷雾流量<２５Ｌ/ｍｉｎꎮ２.２㊀移架产尘治理移架产尘也是综采面的主要尘源之一ꎬ其产尘特点是阵发性产尘ꎬ短时间内局部粉尘浓度大ꎬ对人员作业区域影响大ꎮ针对移架产尘ꎬ研究采用支架水力引射降尘装置ꎬ安装固定于液压支架人行道上方顶梁侧护板上ꎬ利用喷雾引射的负压作用ꎬ高效吸捕并净化移架时产生的呼吸性粉尘和其他小煤矸颗粒ꎮ支架水力引射降尘装置安装布置位置如图６所示ꎮ图６㊀支架水力引射降尘装置安装布置示意根据喷雾引射要求ꎬ支架水力引射降尘装置内设１个喷嘴ꎬ选用喷雾引射风量大的ＳＤ３１２型高压喷嘴ꎬ喷雾压力取６~８ＭＰａꎬ引射风量达到２９~３３.２ｍ３/ｍｉｎꎮ２.３㊀进风巷尘源点粉尘治理进风巷主要的尘源有转载点㊁破碎机等设备ꎬ根据现有防尘技术ꎬ在转载点㊁破碎机处采用触控自动喷雾装置ꎬ通过喷雾有效抑制落煤冲击产尘和抛物扬尘ꎻ在进风巷距工作面５０ｍ处㊁进风巷中部㊁进风巷口各安设一道全断面喷雾ꎬ用于净化进风巷风流中粉尘ꎬ全断面喷雾采用定时光控自动喷雾装置进行控制ꎮ如图７所示ꎮ根据皮带或转载机㊁进风巷的宽度及雾化角等因素ꎬ确定选用喷雾流量适中㊁有效射程远㊁雾流覆３１２㊀㊀陈加更㊀杨㊀桐:小纪汗煤矿１１２１７大采高工作面综合降尘技术研究及应用㊀㊀２０１９年１月第１期图７㊀触控自动喷雾和定时光控自动喷雾安装布置盖范围大㊁抗风性能好的ＰＺ型高压喷嘴ꎮ转载点喷雾每道布置２个喷嘴ꎬ喷雾流量控制在１０~２０Ｌ/ｍｉｎꎬ喷雾高度可根据现场实际情况进行调节ꎻ巷道全断面喷雾每道布置５个喷嘴ꎬ喷雾流量为４０~５０Ｌ/ｍｉｎꎬ喷雾方向迎风斜向下４５ʎꎮ３㊀应用效果考察采用上述综合控降尘技术措施后ꎬ采用滤膜质量法[８]对系统使用前后工作面的总粉尘浓度及呼吸性粉尘浓度进行测试ꎬ结果见表２ꎮ综合高效控降尘措施实施效果如图８所示ꎮ表２㊀综合高效控降尘措施实施后的降尘效果采样位置粉尘类别浓度/(ｍｇ/ｍ３)使用前使用后降尘效率/％采煤机司机处移架作业地点回风巷内距工作面端头１０ｍ处总尘３０４.３２１.８９２.８呼吸尘９５.８１１.８８７.７总尘１６６.２１５.３９０.８呼吸尘７６.８１０.６８６.２总尘９３.２８.７９０.７呼吸尘５６.４７.４８６.９图８㊀综合高效控降尘措施实施效果４㊀结㊀论(１)大采高工作面的产尘及粉尘运移特点总体表现为产尘点多㊁产尘强度大㊁对人员作业区域影响程度不同等ꎬ其中人员作业区域７０％~８０％的粉尘污染来源于移架产尘ꎬ只有２０％~３０％来源于采煤机割煤产尘ꎮ(２)根据国内外防尘实践经验ꎬ针对大采高综采工作面的产尘特点ꎬ采用 先抑㊁后控㊁再降 的治理思路ꎬ综合采取多种控降尘技术ꎬ能够有效防治工作面作业产尘ꎮ(３)针对移架产尘特点设计的支架水力引射降尘装置ꎬ选用ＳＤ３１２型高压喷嘴ꎬ在６~８ＭＰａ喷雾压力条件下ꎬ引射风量达到２９~３３.２ｍ３/ｍｉｎꎬ使移架作业点处的粉尘浓度降低９０.８％ꎬ降尘效果明显ꎮ(４)针对小纪汗煤矿１１２１７大采高综采工作面作业产尘ꎬ综合采用采煤机尘源跟踪喷雾抑尘㊁喷雾引射控降尘㊁高效喷雾降尘㊁支架水力引射除尘等多种除尘技术进行治理ꎬ使采煤机司机和回风巷内距工作面端头１０ｍ处的粉尘浓度分别降低９２.８％和９０.７％ꎬ取得了较好的降尘效果ꎬ改善了工作面作业环境ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀孟㊀君.综采工作面气水喷雾粉尘防治技术及管理研究[Ｄ].北京:中国矿业大学(北京)ꎬ２０１３.[２]㊀单占会.大采高综采工作面的煤尘防治[Ｊ].矿业安全与环保ꎬ２００１(２):３９￣４０.[３]㊀孙艳玲ꎬ刘烟台ꎬ王德江.煤矿采掘引起粉尘污染与防治[Ｊ].辽宁工程技术大学学报ꎬ２００２ꎬ２１(４):５２０￣５２２.[４]㊀徐厚学ꎬ施国华ꎬ郑彦奎.综采面采煤机割煤粉尘分布特性及防治技术[Ｊ].煤矿安全ꎬ２０１３ꎬ４４(３):７５￣７７.[５]㊀杨胜强ꎬ倪文耀ꎬ程庆迎ꎬ等.粉尘防治理论与技术[Ｍ].徐州:中国矿业大学出版社ꎬ２００７.[６]㊀郑㊀磊.综采工作面高压喷雾降尘技术参数确定方法[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１４ꎬ４２(１１):５５￣５８.[７]㊀刘㊀勇ꎬ张设计ꎬ吴国友ꎬ等.采煤机含尘气流控制及喷雾降尘技术的研究与应用[Ｊ].矿业安全与环保ꎬ２０１１ꎬ３８(４):１５￣１７. [８]㊀马㊀威ꎬ刘㊀勇.阳煤集团一矿高风速采煤工作面粉尘综合治理[Ｊ].煤炭工程ꎬ２０１５ꎬ４７(５):７６￣７８.[９]㊀聂㊀文ꎬ刘阳昊ꎬ程卫民ꎬ等.综采面架间喷雾引射除尘技术[Ｊ].中南大学学报(自然科学版)ꎬ２０１５(１１):１０８９￣１０９３. [１０]㊀周㊀刚ꎬ程卫民ꎬ聂㊀文ꎬ等.高压喷雾射流雾化及水雾捕尘机理的拓展理论分析[Ｊ].重庆大学学报ꎬ２０１２(３):７２￣７５. [１１]㊀程卫民ꎬ聂㊀文ꎬ周㊀刚ꎬ等.煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能研究[Ｊ].中国矿业大学学报ꎬ２０１１(２):２１３￣２１６.[１２]㊀谢耀社ꎬ姜学云.负压降尘技术及其应用[Ｊ].中国矿业大学学报ꎬ２０１３(５):４８７￣４８９.[１３]㊀周㊀刚.综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究[Ｄ].淄博:山东科技大学ꎬ２００９.[１４]㊀李高峰.综采工作面高效喷雾降尘技术研究[Ｄ].西安:西安科技大学ꎬ２０１０.[１５]㊀刘㊀勇ꎬ张设计ꎬ吴国友ꎬ等.采煤机含尘气流控制及喷雾降尘技术的研究与应用[Ｊ].矿业安全与环保ꎬ２０１１(４):８７￣９１.(收稿日期２０１８￣０６￣２２㊀责任编辑㊀徐志宏)４１２总第５９７期现代矿业２０１９年１月第１期。