煤矿综采工作面防尘技术研究现状及趋势.pdf

l 卷 1 期 2 0 o 5 年 2月 中 国 安 全 生 产 科 学 技 术 J．ourn a l． o ．． f． SafetyS c i e n c e a n d T e c h n o l o g y Vo 1 ． 1 No ． 1 F e b ． 2 0 o 5 煤矿综采工作面防尘技术研究现状及趋势 时训先 蒋仲安 褚燕燕 北京科技大学土木与环境工程学院， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 随着煤矿机械化程度和开采强度的不断加大， 导致综采工作面的产尘强度及作业环境中粉尘 浓度也愈来愈大， 严重影响煤矿安全生产和作业人员身体健康。本文主要介绍最近几年国内外综采工 作面防尘技术方面的研究成果， 总结提高综采工作面防尘效果的技术研究基本趋势， 期望为我国煤矿 综采工作面粉尘防治提供多种方法和手段。 关键词 综采工作面； 防尘技术； 现状； 趋势 中图分类号 T D 7 1 4 ． 4 文献标识码 A Cu r r e n t De v e l o p m e n t a n d Tr e n d o f Du s t Co n t r o l Te c h n o l o g y Re s e a r c h o f Fu l l y M e c h a n i z e d Co a l Fa c e s S HI Xu n x i a n J I ANG Zh o n g - a n CHU Ya n y a n S c h o o l C i v i l E n v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g o f U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e i j i n g， 1 0 0 0 8 3 ， B e i j i n g Ab s t r a c t W i t h t h e d e v e l o p me n t o f c o a 1 mi n e me c h a n i z a t i o n a n d mi n i n g s t r e n g t h。 Du s t c o n c e n t r a t i o n o f f l l 1 1 v me c h a n i z e d f a c e s b e c o me h i g h e r a n d h i g h e r i n t h e mi n e r wo r k i n g s p a c e ， T h e mi n e wo r k s a f e ty and mi n e r h e a l t h a r e s e r i o u s l y e f f e c t e d． T h e a c h i e v e me n t s d u s t c o n t r o l t e c hn o l o g y o f a r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r ． Tr e n d o f d u s t c o n t r o l t e c hn o l o gy r e s e arc h o f f u l l y me c h an i z e d f a c e s i n c o a t mi n e s are s u mma r i z e d． Th e a u t h o r s e x p e c t the p a pe r c a n p r o v i d e mu l t i p l e me tho d s a n d me an s o n d u s t c o n t r o l t e c hn o l o gy o f c o a l f u l l y me c h an i z e d f a c e s f o r c h i n a ． Ke y wo r d s F u l l y me c h a n i z e d f a c e； Du s t c o n t r o l t e c hn o l o gy ； Cu r r e n t d e v e l o p me n t ； Tr e n d 1 前言 随着煤矿机械化程度和开采强度 的不断加大 ， 尤其是综采工作面， 采煤机截煤 、 运煤 、 移架 、 移溜等 工序均有粉尘产生 ，导致综采工作面的产尘强度及 作业环境中粉尘浓度也愈来愈大 ，综采工作面割煤 时的粉尘浓度达 4 0 0 0 8 0 0 0 m g ／ m ， 严重影响煤矿安 全生产和作业人员身体健康。因此 ， 研究综采工作面 粉尘防治技术越来越受人们的重视。 2 国内外综采工作面防尘技术研究现状 综采工作面粉尘的防治主要通过三个方面来实 现的。一是在采煤之前， 通过注水工艺来提高煤体的 润湿性或采取合理的开采工艺 ，来实现降低煤体产 尘的可能性 ； 二是在开采时 ， 利用特定的防尘技术控 制尘源， 使粉尘存在于特定的空间和位置 ， 不能进一 步扩散； 三是利用相关除尘技术或设备 ， 及时地把产 生的粉尘过滤或排除掉。依据这三个方面往往成为 综采工作面防尘技术的三种基本思路 。 维普资讯 4 2 中 国 安 全 生 产 科 学 技 术 第 1 卷 2 。 1 煤层预先注水防尘技术 煤层预先注水湿润煤体是采煤工作面防尘的基 本措施 ， 目前我国已经有较多的应用。 煤层预先注水 基本防尘机理是通过打钻孔向煤体中注水 。提高煤 体的含水量和润湿性 ， 从而减少采煤时粉尘的产生。 在向煤体注水过程中， 添加表面活性剂， 通常可以提 高煤层的润湿效果 ， 有利于工作面防尘； 采用长钻孔 煤层注水在我国各大煤矿已经有了广泛应用 ，但是 随着综采水平的普遍提高 ，解决长钻孔煤层注水技 术的钻孔布置方式 、 封孔工艺 、 注水方法及装备上的 难题也 日渐重要。 2 。 2 采煤机喷雾防尘技术 机械化采煤中， 尤以采煤机产尘最为突出， 采煤 机滚筒割煤及向刮板输送机装煤时产生大量的粉尘， 成为综采工作面防尘的重点。目前， 国内外对采煤机 割煤时采用的喷雾除尘技术主要有以下几个方面 1 采煤机滚筒摇臂径向雾屏及液压支架探梁辅 助喷雾降尘技术。 该技术是在采煤机的滚筒摇臂及在 液压支架探梁上装设锥形喷嘴， 利用喷嘴喷射空心雾 流， 形成雾流屏障， 以降低在滚筒割煤时产生的粉尘。 2 采煤机内、 外喷雾降尘技术。 从传统的技术方 面， 采煤机内、 外喷雾降尘技术常常因内喷雾喷嘴堵 塞或系统密封漏水 ，外喷雾也常因水压不足等各方 面原因未能有效发挥作用。而 目前， 国外已经出现用 三级过滤系统来解决水质不洁而造成的内喷雾堵塞 问题。 高压外喷雾技术在法国、 前苏联和美国都有较 早的应用， 降尘效果高达 8 5 ％～9 5 ％。在我国， 部分 煤矿固定泵供水高压外喷雾技术和机载泵高压外喷 雾降尘技术都有了试点应用。 3 采煤机高压喷雾负压二次降尘技术。该技术 主要是利用高压喷雾降尘和负压喷雾降尘原理， 喷 吸装置向尘源区域喷射雾流降尘 ， 喷射同时 ， 在喷吸 装置内部的射流后方形成负压区，含尘空气被喷吸 装置尾部负压场吸人并通过喷吸装置再喷射 出去 ， 在这一过程中将煤尘捕获下来。 该项技术结构简单 ， 运行效果较好 ，避免了含尘气流污染采煤机司机作 业区间和向人行道空间扩散。 2 。 3 液压支架移架 自动喷雾降尘技术 自移式液压支架在降柱和前移过程中的产尘量 约占整个工作面产尘量的 3 0 ％左右， 有的高达 9 0 0 ～ 1 6 0 0 m g ] m 3 。 早先液压支架防尘主要采用人工控制的 手动喷雾的防尘措施， 但是这种方法， 操作繁琐、 使用 不便， 效果较差。目前国内已经研制出了液压支架 自 动喷雾控制阀， 实现了液压支架在降柱、 移架、 推溜过 程 中的自动喷雾除尘 ， 效果良好 ， 获得较广的应用。 2 。 4 转载点自动喷雾降尘技术 采煤机向刮板输送煤时， 机身以及其他转载部位 都会产生大量的粉尘。目前对转载点的降尘技术。 主 要还是通过 自动喷雾技术来控制 ，由于对水的雾化 措施不同， 该项技术主要体现在以下几个方面 ①采 用 “ 自动喷雾控制器”喷雾技术 ； ②预荷电喷雾技 术； ③声波雾化技术； ④ 自调式风水喷雾技术。多种 喷雾技术的应用给转载点喷雾防尘带来 了更广的技 术空间。 2 ． 5 空气幕隔尘技术 该技术是利用在条形风 口中吹出条缝形空气射 流，实现污染源散发出来的污染物与周围空气隔离 的效果 ， 从而保证工作区的卫生条件。空气幕隔尘技 术在我国的煤矿已有现场应用 ，通常安装在采煤机 机身上， 在采煤机滚筒截煤时 ， 喷射的空气流就可以 阻止工作面的粉尘向采煤机司机扩散 ，采煤工作面 隔离司机与煤壁侧 ，在中间形成一道“ 无形透明屏 障”， 达到隔尘的目的。 2 ． 6 除尘器 设备 降尘技术 早在上世纪 6 0年代英国就研制出采煤机的吸 尘滚筒， 可以降低采煤机割煤时产生的粉尘。 上世纪 7 O 年代，原苏联和美国就针对采煤机研制出了高效 除尘器 ，用来防治综采工作面产生的粉尘。我国 9 o 年代后期才相继开始研制各种适合综采工作面应用 的除尘器， 如外旋双 多 层雾流罩封尘源除尘装置 等 ， 但除尘器种类很少 ， 还远远满足不了实际需要。 3 提高综采工作面防尘效果的技术研究基 本趋势 综采工作面机械化采煤提高了开采能力 ，实现 开采集中化 ， 大幅度增加了煤炭的产量 ， 提高劳动效 率和改善生产安全条件。 但是， 也导致工作面出现产 尘强度大 、 粉尘浓度高等问题 ， 这就要求不断提高综 采防尘技术水平， 以实现卫生和安全的生产环境。笔 者认为，今后提高综采工作面防尘效果的研究趋势 将体现在以下几点 1 改进现有煤层注水工艺水平 。根据综采工作 面具体情况 ， 选择合理钻孔布置方式 、 封孔工艺 、 注 水方法及注水设备 ， 从而达到最佳注水效果 ， 实现防 尘、 降尘的目的。 2 提高工作面喷雾除尘的 自动化 、 系列化水平 。 采煤机 、 液压支架移架喷雾降尘 、 转载点 自动喷雾降 尘 自动化水平还有待于进一步的提高 ，采煤机高压 维普资讯 第 1 期 中 国 安 全 生 产 科 学 技 术 4 3 外喷雾的使用，也都有利于综采工作面的防尘。此 外，加强对喷雾设备的系列化生产，尤其在使用性 能、 喷雾效果上能有较大的提高。 3 J Il 强对采煤机采煤工艺的研究 。 实践发现 ， 通 过改进采煤机的截煤工艺，可以减少综采工作面粉 尘的产生。如发现在采煤机从下顺槽向上顺槽截煤 时，采煤机司机周围的平均煤尘浓度要 比沿上顺槽 向下顺槽截煤时低 ；滚筒采煤机低转速深截割有利 于减少粉尘产生 ；采煤机滚筒不同的牵引速度和截 割速度也导致产尘量也不同。因此应继续加强对采 煤工艺及方法的研究。 4 积极研制适合综采工作面应用的多种除尘装 置。目前国内适合综采工作面应用的除尘设备很少， 满足不了广大煤矿对除尘设备的不同需求 ，因此一 定程度上制约了综采工作面除尘水平的提高。 5 积极消化利用国内外先进的综采工作面防尘 技术。目 前 ， 国内的综采工作面的防尘技术的总体水 平与国外发达国家还有差距 ， 应尽快将泡沫除尘 、 超 声波除尘 、生物试剂除尘等先进技术应用到我国的 综采工作面防尘上来。 6 多种防尘措施的综合应用。综采工作面尘源 多 ， 产尘强度大而不集 中， 因此 ， 必须根据综采工作 面特点 ， 选择不同的降尘技术并且综合运用 ， 才能更 有效控制粉尘 ， 减少粉尘危害。 7 圭 黾 高对综采工作面粉尘的监测监控水平。研 制灵敏度高、 耐用性强的粉尘监测仪器， 可以对粉尘 进行适时连续监测 ， 通过监测数据 ， 仪器可以 自动分 析综采工作面粉尘的产生和运动规律 ，从而为采取 必要的除尘方法提供决策依据。 参考文献 [ 1 ]王显政．美国煤矿安全监察体系．北京 煤炭工业出版 社， 2 0 0 3 [ 2 ]王晋育， 冉文清， 张延松．煤矿综采放顶煤工作面高浓 度粉尘的综合防治．中国安全科学学报．1 9 9 9 ， 9 1 6～l 0 [ 3 ] 王海桥， 施式亮， 刘荣平等．综采工作面空气幕隔尘研 究及应用．湘潭矿业学院学报．1 9 9 9 ， 1 4 [ 4 ] 柴兆喜．煤炭工业安全监察与实务．北京 煤炭工业出 版社 ， 1 9 9 8 中国安全生产科学研究院 职业健康安全管理体 系国家注册审核员年度培训计划 中国安全生产科学研究院是经中国认证人员与培训机构国家认可委员会 C N A T 认可的培训机构 认 可注册号 C N A T 0 3 3 。 我们坚持遵章 、 守纪 、 合法经营的工作原则 ， 以客户的需求为中心， 提供高质、 高效的培 训与信息服务。现将 2 0 0 5 年度培训计划有关事项通知如下， 欢迎各单位按系统集体或个人报名。 、授课教师 C N A T认可的教师资格， 并有多年的教学经验。 二 、 培训费用 培训费、 资料费 、 证书费 、 考试费 、 C N A T注册申请表等 共计 2 2 8 0元 ／ 人 。 三、 考核证书 考试合格者颁发 C N A T认可的 “ 国家注册审核员培训合格证书”， 凭此证书即可申请国家 注册实习审核员 同时应满足学历 、 工作经历要求 。 四、 注册 我院经 C N A T授权可以为学员代办职业健康安全管理体系实习审核员的注册。学员可委托 代为办理有关申请注册 C N A T职业健康安全管理体系实习审核员的事宜， 注册费 2 0 0元 ， 人 ， 审核费 5 0 元 ／ 人 。 五 、 报名事宜 1 0 0 0 2 9 北京市朝阳区惠新西街 1 7 街联系电话 0 1 0 6 4 9 4 1 3 0 1 联系人 孙中伏 维普资讯