综采工作面粉尘治理技术实践

马平海　杜　斌

(1.神华宁夏煤业集团汝箕沟无烟煤分公司;2.煤科集团沈阳研究院有限公司)



综采工作面粉尘治理技术实践

马平海1杜斌2

(1.神华宁夏煤业集团汝箕沟无烟煤分公司;2.煤科集团沈阳研究院有限公司)

白芨沟矿井开采出的煤属于太西无烟煤，煤质较硬，在开采过程中产尘量大，浓度超过国家标准的30～100倍，对现场工作人员的身心健康带来了极大危害。为此，2013年1月，该矿井采用了抑尘剂，通过在0102401、0102501综采工作面喷洒试验，无论全尘还是呼尘，粉尘浓度都大大降低，有效改善了工作面的工作环境。

粉尘抑尘剂治理技术

白芨沟矿井综采工作面现有采煤机内外喷雾系统、液压支架喷雾系统、负压诱导除尘系统、高效喷雾系统以及风流净化水幕与转载点喷雾及煤层注水等措施。但由于该矿井现主采二3煤层煤质坚硬，硬度系数为3.8～5.2，煤尘爆炸指数为9.41%～9.52%，亲水性差，原有煤层含水量只有1.1%，在现代化采煤设备作业下产尘量很高。即使使用以上的降尘措施,粉尘浓度也有300mg/m3左右，远远高于国家职业病规定的10mg/m3[1]。

由于工作面粉尘浓度高，割煤时采煤机司机以及支架工的视线受到影响，容易割到顶网，产生火花，白芨沟矿井属于高瓦斯矿井，极易引发瓦斯爆炸;普通的降尘措施使用水量大，整个工作面都是水雾，湿度大，工人易得风湿病。为了能很好地降低工作面粉尘浓度，改善作业环境，白芨沟矿井与北京华扬怡和科技有限公司合作，在0102401综采工作面试用了抑尘剂降尘，减少煤尘爆炸危害，保障人身、生产安全，更能带来可观的综合经济效益和社会效益。

1　使用抑尘剂降尘

1.1抑尘剂降尘原理

抑尘剂技术为低成本、低维护、高效益的粉尘治理方案，能有效迅速地降低采煤、输煤过程中的粉尘[2]。抑尘剂是一种新型多功能高分子聚合物,在水中加入抑尘剂可以改变水的表面张力，提高水分子捕捉、吸附、团聚粉尘微粒的能力，起到湿润、粘接、凝结、吸湿的作用[3]。通过对原有洒水喷雾系统进行改造，在水中添加一定比例的抑尘剂，降低水的表面张力，使煤粉与水分子迅速结合、团聚，形成大颗粒粘附在煤块上，能捕捉 2.5μm以上的粉尘颗粒，起到瞬间降尘的效果，在零下30 ℃的环境下也不会影响其效果。抑尘制可生物降解，不损害植被，生态环境安全，使用后不会形成二次污染[4]。

1.2抑尘剂使用方法及用量

抑尘剂为超浓缩表面活性剂液体，采用计量泵将抑尘剂按一定比例注入到高效喷雾水箱中，经高压喷雾泵输送到采煤机喷洒系统[5]，再通过专门喷洒装置对采煤过程中喷酒，进行粉尘治理。

根据白芨沟矿井年产160万t煤与产尘量的综合情况，确定抑尘剂与水的比例为1∶800。抑尘剂试用流程如图1所示。

图1　抑尘剂注入方式及改造喷头

1.3测尘点的选择以及降尘效果检验

1.3.1测尘点选择

测尘地点选择目前虽无明确的规定，应布置在尘源下风侧，煤尘浓度较均匀的地点，位于作业人员吸收带高度采样[6]。

根据上述原则和国家标准(GB5748-85、MT79-84)，确定此次测尘点的位置如图2所示。

图2　测尘点的位置分布示意

1.3.2降尘效果检验

使用抑尘剂，其降尘效果可按降尘率计算：

2　抑尘剂试用结果分析

根据此次试用抑尘剂粉尘浓度的测定结果，对白芨沟矿井0102401综采工作面粉尘进行了分析。使用单一采煤机高压喷雾系统未使用抑尘剂及使用抑尘剂时，各工序呼尘与全尘浓度见表1。

根据表1中的数据计算，得出使用抑尘剂前后各工序粉尘浓度的差值以及降尘率，见表2。

表1　0102401综采工作面粉尘浓度

表2　原喷雾系统与使用抑尘剂粉尘浓度对比

为了更直观地看到抑尘剂对降低粉尘浓度的作用，将使用抑尘剂前后各测尘点的全尘浓度和呼尘浓度变化情况用折线图表示，如图3所示。

由表3可知，呼尘降幅最大的是回风巷，全尘降幅最大的是落煤，最高降幅86.7%，最低降幅为71.4%。由此可计算出呼尘平均降尘率为71.53%，全尘平均降尘率为74%，综合降尘率为72.76%。同时根据采集到的数据可以看出：喷洒抑尘剂后，采煤过程中各个点的粉尘量不论是全尘还是呼尘均得到有效抑制，尤其是呼吸性粉尘浓度降低至30mg/m3左右，甚至更低，降尘效果显著。

图3　使用抑尘剂前后各测点全尘、呼尘浓度变化示意

3　结　论

白芨沟矿井综采工作面试用抑尘剂技术，有效降低了采煤过程粉尘浓度，减少了粉尘浓度过高带来的不安全因素的影响，同时获得以下效益：①降低煤尘对职业劳动者造成的健康伤害;②减少煤粉对各种生产设备的磨损，提高了设备的使用寿命;③降低对大气条件、生态环境和农牧业生产产生的影响，创造了良好的社会环境;④降低因煤尘浓度过高，可能导致的爆炸等危害。

[1]陈卫红,刑景才.粉尘的危害与控制[M].北京:化学工业出版社,2001.

[2]张殿印,王纯.除尘设计手册[K].北京:化学工业出版社,2003.

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[8]周宁,郭子如,徐旻.有沉积煤尘的管道内瓦斯火焰传播特性[J].煤矿爆破,2003(4):17-19.

2016-03-16)

马平海(1984—)，男，助理工程师，753000 宁夏石嘴山市大武口区。