综采工作面高效降尘技术研究

刘建华

·试验研究·

综采工作面高效降尘技术研究

刘建华

（西山煤电（集团）公司官地矿，山西 太原 030022）

采煤过程中，由于割煤、移架、运输引起的高浓度粉尘，使综采工作面的煤尘浓度常常超过1 000 mg／m3，煤尘的粒径通常以μm计算，可以长时间随空气流动、不易沉降，如果不能在瞬间控制，势必迅速在受限空间内蔓延积聚，从而造成空气质量恶化，影响从业人员身体健康，这是引起尘肺等呼吸系统疾病的重要因素。针对煤尘表面普遍带有负电、疏水，颗粒微细等特点，在分析研究其性质的基础上，进行煤尘高效抑制，可达到高效降尘的目的。

综采工作面；高效；抑尘；降尘；研究

1 煤尘的基础性质分析

采集西山煤电（集团）公司官地矿有代表性的井下工作面煤尘样，进行系统的基础性质，特别是润湿性质分析研究，主要内容包括：

1）煤岩和煤质特征分析。a）煤岩性质分析。利用Leitz－101煤岩显微镜进行煤岩组成分析，利用MPV－III显微光度计测定煤的反射率。b）煤的工业分析和元素分析，利用Leco MAC分析仪进行工业分析和元素分析。c）煤尘的灰分分析。拟利用化学分析、XRD和SEM分析，研究该矿煤尘的灰分组成。

2）扬尘机理分析。a）利用测尘仪测定井下工作面的煤尘浓度变化，初步搞清起尘和扬尘机理，同时收集煤尘样品进行下一步的分析和对比研究。b）利用模拟装置研究煤尘的传输和运移过程，并基于流场计算，建立煤尘传输和运移模型。c）利用SEM和激光粒度分析仪测定煤尘的粒度组成。

3）煤的润湿性质分析研究。a）煤尘的表面性质。利用FTIR等方法研究煤的表面官能团及其变化；利用Zeta Master电位测定仪测定煤尘的表面电位。b）煤尘的结构特征。利用SEM、EDX等手段研究煤尘的微观形貌、表面形态、结构特征，初步测定煤尘颗粒的形状参数。c）煤尘的润湿性质。利用沉降法和渗透法，分别测定煤尘在水介质以及添加不同表面活性剂后的润湿性能；通过分析研究，找出测定煤尘润湿性能的合适方法，初步建立煤尘润湿性与煤质指标、包括灰分和灰成分、表面官能团之间的定量关系，进一步选择能够显著改善煤尘润湿性能的表面活性剂。

2 抑尘剂的开发及与煤尘适应性的研究分析

在进行煤尘润湿性研究的基础上，开发适合于该矿高效润湿抑制用的抑尘剂，进一步进行与煤尘“适应性”的研究，做到“煤性”与“润湿性”的匹配；在实验室模拟喷雾试验台上进行喷雾降尘示范试验，以确定合适的喷雾压力、抑尘剂添加量、水质指标对降尘效果的影响，得出优化喷雾降尘工艺的条件和参数，为现场工业性应用提供基础数据。

3 水质稳定性试验

抑尘剂只有在水介质中充分溶解、完全分散，才能发挥良好的抑尘效果。为此，需进行井下水质调查与水质稳定性分析。

在收集相关水质分析数据的基础上，初步判断官地矿井下水质稳定性，如果水质不够稳定的话，首先需要进行适当处理，以保持矿井水质稳定。

4 井下工作面高效降尘工业性试验

在以上研究的基础上，在官地矿井下工作面进行高效降尘工业性试验，主要内容包括：

1）喷雾系统调查与必要的改造和完善。

2）抑尘剂添加系统的安装。

3）官地矿井下工作面高效抑尘工业性试验。

4.1 试验方法

高效降尘示范试验分两步进行：第一步采用人工添加方式，于2012年8月26日—2012年8月31日，利用22606综采工作面现有喷雾泵站，按0.5‰～0.8‰的比例将LDC型抑尘剂人工添加到水箱，通过喷雾泵站送至采煤机内、外喷雾系统，实施综采工作面的高效降尘试验；第二步安装自动添加装置采用自动添加方式，于2012年12月1日—2012年12月13日，在22606综采工作面，利用自动添加装置分别按照0.1‰、0.3‰及0.5‰的比例将抑尘剂加入喷雾水箱，通过泵站使水溶液增压后送至采煤机内、外喷雾，在截割和落煤区形成水幕，使粉尘快速润湿、团聚而降落除尘。

4.2 降尘原理

抑尘剂添加进水箱后，可以快速分散在水中，随喷雾系统形成含有抑尘剂的雾滴，雾滴作用于粉尘后可以迅速润湿粉尘，并促使细粒粉尘团聚而快速下沉，达到高效降尘的目的。

4.3 示范试验结果分析

1）高效抑尘剂降尘试验由该矿综采二队、测尘员等共同完成。粉尘浓度检测由通风科测尘员按照称重法进行，同时对加入抑尘剂前后工作面的粉尘浓度进行现场实测。

2）测尘点选在22606综采工作面33、47及68号液压支架附近，测尘方法参照国家相关标准，对加入抑尘剂前连续测尘3天，采用人工添加和自动添加装置添加后同样连续测尘3天。官地矿22606工作面高效降尘示范试验实测数据及降尘率计算结果见表1～3。

4.3.1 降尘率计算

降尘效率按照MT／T712－1997标准公式进行计算，总除尘效率：

式中：

η—总粉尘除尘效率，%；

C1—采取防尘措施前的总粉尘浓度，mg／m3；C2—采取防尘措施后的总粉尘浓度，mg／m3。

表1 未加抑尘剂的测尘数据

表2 人工添加抑尘剂后的测尘数据

4.3.2 实测数据

1）未加抑尘剂全尘平均值：403.5 mg／m3，未加抑尘剂呼尘平均值：173.8 mg／m3。

2）人工加入抑尘剂后全尘平均值：80.7 mg／m3，人工加入抑尘剂后呼尘平均值：34.7 mg／m3。

3）采用自动添加装置加入抑尘剂后全尘平均值：82.4 mg／m3，采用自动添加装置加入抑尘剂后呼尘平均值：28.0 mg／m3。

4）利用自动添加装置按0.5‰的配比加入抑尘剂，使全尘平均值达：72.3 mg／m3，使呼尘平均值达：24.0 mg／m3。

4.3.3 降尘效率计算

1）手工加入抑尘剂后提高的全尘降尘效率：

表3 安装添加装置后自动添加抑尘剂的测尘数据

η全尘提高＝（403.5－80.7）／403.5＝80%手工加入抑尘剂后提高的呼尘降尘效率：η呼提高＝（173.8－34.7）／173.8＝80.02% 2）采用自动添加装置加入抑尘剂后提高的全尘降尘效率：

η全尘提高＝（403.5－82.4）／403.5＝79.6%

采用自动添加装置加入抑尘剂后提高的呼尘降尘效率：

η呼提高＝（173.8－28.0）／173.8＝83.9%

3）利用自动添加装置按0.5‰的配比加入抑尘剂后提高的全尘降尘效率：

η全尘提高＝（403.5－72.3）／403.5＝82.1%

利用自动添加装置按0.5‰的配比加入抑尘剂后提高的呼尘降尘效率：

η呼提高＝（173.8－24.0）／173.8＝86.2%

5 结 论

22606综采工作面通过实施高效降尘技术示范试验，取得了良好的降尘效果。

1）采用人工添加抑尘剂后全尘降尘效率提高了80%；呼吸性粉尘降尘效率提高了80.02%。

2）采用自动添加装置按照0.1‰、0.3‰及0.5‰的比例分别加入抑尘剂后，全尘降尘效率提高了79.6%；呼尘降尘效率提高了83.9%。

3）采用自动添加装置按0.5‰的配比加入抑尘剂后全尘降尘效率提高了82.1%；呼尘降尘效率提高了86.2%。

4）实验结果表明，利用自动添加装置按0.5‰的配比加入抑尘剂，可有效地进行综采工作面高浓度粉尘的抑制，以达到高效降尘之目的。

Research on High Efficiency Dust Fall Technology in Fully Mechanized Working Face

Liu Jian－hua

In the process of coalmining，because of coal cutting，supportmoving and transport caused high concentration of dust，coal dust concentration in fullymechanizedmining face is usually more than 1 000mg／m3，the particle size of coal dust is calculated byμm，can floWfor a long time and it is not easy to sink.If the coal dust can not be instantly controlled，itwill rapidly spread and accumulate in a limited space，thus lead to the deterioration of air quality and harMthe physical health of employees.It is thought to be an important factor of causing respiratory diseases such as pneumoconiosis and other.Based on the characteristics that coal surface is generally with negative charged，hydrophobic and tiny particles，through the analysis of its nature，will efficiently inhibit coal dust，can achieve the purpose of efficient dust fall.

Fullymechanized mining face；High efficient；Dust suppression；Dust fall；Research

TD714

B

1672－0652（2013）04－0004－03

2013－01－29

刘建华（1969—），男，山西临猗人，2005年毕业于中央党校，工程师，主要从事科研管理工作（E－mail）xxzxhubo＠163.com