综采工作面新型降尘技术研究

崔翰超

（山西晋煤集团王台铺煤矿，山西 晋城 048006）

煤矿机械化生产程度的提高以及产量的不断提升，煤矿井下的采煤工作面成为粉尘危害最为严重的场所之一，对煤矿安全生产和职工身体健康产生严重威胁。因此，煤矿井下工作环境的粉尘浓度过高，成为煤矿日常工作中亟待解决的重要问题。通过采用新型成套自动喷雾降尘系统，在采煤工作面所有程序中实现全自动喷雾降尘，降尘效果显著，大大改善了煤矿职工的生产工作条件，对于保障煤矿安全生产、保护职工身体健康具有重要意义。

1 自动喷雾系统及方法

1.1 系统介绍

系统分为电路控制和喷雾水路两部分，其中电路控制部分由主机、红外传感器、压力传感器、遥控器、电动球阀等组成，喷雾水路部分由高压胶管、水质过滤器、高效喷头等部分组成，如图1所示。

该系统具有多喷雾点、面积广以及连续性等特点，方便采煤机在采煤及支架移架、放煤过程中降尘，有效控制工作面全尘浓度，提高喷雾降尘效率。

1.2 试验方法

试验地点选择在晋煤集团王台铺煤业综采面。试验通过对采煤机割煤和支架移架时产尘规律进行研究，对新型喷雾系统进行完善和改进，实现工作面全部工序的自动喷雾降尘，进而提高降低粉尘浓度的效率。本着安全生产及改善煤矿职工生产工作条件的考虑，此次试验的测尘地点分别选择在机组后、司机处、转载点以及回风流处这些关键节点上。试验分四次使用红外线感应遥控喷雾系统对综采面进行自动降尘并测尘，通过使用系统前后粉尘浓度的对比，从而得出该新型自动喷雾系统对采煤工作面降尘效果的研究结果。

图1 系统组成图

2 粉尘浓度测试

2.1 粉尘测定原理

电动薄膜抽气泵通常会在采样头进气口出现负压现象。在使用冲击式采样装置时，粗颗粒往往会因为重量大直接被捕获于第一级冲击装置，漂泊于气流中的细颗粒会被捕捉于第二级滤膜。BMRC曲线在冲击式采样装置的呼吸性粉尘采样效能中比较适合，滤膜增量为呼吸性粉尘重量，全尘重量即为冲击板增量和滤膜增量相加。通常采用旋风分离装置时，粗颗粒会因为离心作用与器壁碰撞而捕获于集尘器当中，滤膜则捕获随气流飘逸的细尘粒。而旋风分离装置的呼吸性粉尘采样效能适合BMRC曲线，滤膜增量为呼吸性粉尘重量，此时全尘重量即为滤膜增量和集尘斗增量相加。

2.2 粉尘浓度计算

呼吸性粉尘浓度R：

总粉尘浓度T：

式中：

f1、f2-采样前、后滤膜的重量，mg；

G1、G2-采样前、后冲击板的重量，mg；

Q-采样器流量，20L/min；

t-采样时间，根据现场粉尘浓度而定，min。

3 粉尘浓度试验效果对比分析

试验分四次进行，通过使用系统前后粉尘浓度的对比，从而得出该新型自动喷雾降尘系统对采煤工作面降尘效果的研究结果。四次粉尘浓度对比如图2～5所示。首先对比该新型自动喷雾降尘系统开启前后可知，开启前测定的工作面全尘平均浓度为234.98mg/m3，呼吸尘平均浓度为55.23mg/m3，启用后，工作面全尘浓度分别为132.83mg/m3、131.42mg/m3、129.15mg/m3、131.74mg/m3，有了明显下降；呼吸尘浓度分别为21.75mg/m3、23.92mg/m3、22.68mg/m3、27.88mg/m3，下降也很明显；降尘效果明显，降尘率在50%左右。

从上述获取的现场实测数据可以看出，无论该降尘装置启动前后，粉尘浓度随着测试点距离采煤机组的距离越远开始逐渐减小，但从转载点到工作面处的浓度开始逐渐增大，这是因为在转载点处产尘量最小，所以转载点处浓度最低。

图2 第一次测试粉尘浓度对比图

图3 第二次测试粉尘浓度对比图

图4 第三次测试粉尘浓度对比图

图5 第四次测试粉尘浓度对比图

使用该新型降尘装置后，晋煤集团王台铺煤矿综采工作面的全尘浓度和呼尘浓度明显下降，平均降尘效果在50%左右，对控制粉尘浓度起到了很好的作用。粉尘沿着风流方向不断地向采空区扩散，司机处测点的全尘浓度可达到230mg/m3，在启动该新型降尘装置之后，粉尘浓度逐渐下降至160mg/m3，降尘效果明显。通过本次综合除尘技术研究试验，得出晋煤集团王台铺煤矿综采工作面工业性试验考察结果，通过各产尘点粉尘浓度的实测对比，可以发现，各采煤工作面及各测尘点降尘效果显著，达到预期目标且满足试验预期目的。

4 结论

该试验系统采用全新的红外控制方式，可以进行远程控制，通过采用新型成套自动喷雾降尘系统，能够在采煤工作面的所有工序中实现全自动喷雾降尘，试验表明：

（1）通过对比分析使用该新型降尘系统前后的粉尘浓度，可以看出此系统对采煤工作面在生产过程中产生的粉尘起到很好的降尘效果，降尘率达到50%左右。

（2）研究了晋煤集团王台铺煤业综采面粉尘浓度分布情况，测试结果发现，在机组后至司机处再到转载点处粉尘浓度呈现分布逐渐降低，在转载点至回风流呈现逐渐升高的趋势，研究结果从采煤机产尘特性方面对防治粉尘提供了有益借鉴。

（3）试验证明该新型降尘设备降尘效果明显，采煤机司机处测点的全尘浓度可降至160mg/m3左右，工作面回风巷的呼吸尘浓度可降至30mg/m3以下，达到了降尘目标。

（4）检测表明，该系统能极大地降低采煤机滚筒前方粉尘产尘量，从而实现降低综采面粉尘浓度，能极大地减少作业场所的粉尘浓度，降低作业人员吸入的粉尘量，保障职工身心健康，促进煤矿安全生产。