導語：綜放工作面采煤機割煤過程中煤塵濃度大，既影響作業(yè)人員身心健康，又會危及現(xiàn)場作業(yè)人員的人身安全。目前工作面采煤機割煤降塵的措施是采用內外噴霧裝置聯(lián)合降塵，但降塵效果不明顯，不能從源頭上進行有效的粉塵治理。本期轉化果平臺推薦的《綜放工作面采煤機機載帷幕降塵裝置》經(jīng)過研制采煤機機載帷幕降塵裝置對綜放工作面采煤機落煤降塵工藝進行革新，使之更適應現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，取得了較明顯降塵效果。
一、項目背景
煤礦井下采煤工作面，現(xiàn)場作業(yè)空間狹小、回采運輸設備多、是礦井粉塵危害、煤塵事故的多發(fā)場所。釆煤工作面采煤機割煤工序又是工作面產(chǎn)塵最大最集中的關鍵時段，在工作面的產(chǎn)塵量占比達80%以上。釆煤工作面內部有采煤機、刮板輸送機、液壓支架等。在采煤機割煤過程中，其滾筒上的截割刀不斷切削煤壁及頂?shù)装屙肥?，連續(xù)不停的摩擦易產(chǎn)生火星，煤機截割煤壁部位涌出的高濃度的煤塵遇火后容易發(fā)生燃燒和爆炸，對現(xiàn)場作業(yè)人員構成嚴重威脅?，F(xiàn)代化礦井采煤工作面減塵和降塵的方法有煤層高壓注水、采煤機內外噴霧降塵、支架架下自動噴霧降塵等。煤層注水是在回采前進行的，在工作面兩順槽向煤體長短孔配合注水，使整個煤體的含水量提高到4%以上，當煤層被開采時，煤塵的產(chǎn)生量就會減少?！兑?guī)程》對采煤機上內外噴霧壓力的規(guī)定是，內噴霧壓力不得小于4MPa,外噴霧壓力不得小于2MPa,噴霧流量應與機型相匹配。如果內噴霧裝置不能正常噴霧,外噴霧壓力不得小于4MPa，無水或噴霧裝置損壞時必須停止采煤。支架隨采煤機割煤而向前拉移，架下噴霧裝置則自動開啟降塵。采煤工作面盡管采取了以上降塵措施，但現(xiàn)實工作面生產(chǎn)期間，環(huán)境空氣中的粉塵濃度仍居高不下，特別是采煤機割煤過程中所產(chǎn)生的煤塵還不能夠有效控制住。煤塵的易燃易爆性，以及對現(xiàn)場作業(yè)人員的職業(yè)危害性，亟待要求對采煤工作面采煤機落煤工序的粉塵治理進行工藝優(yōu)化研究。
二、工作面煤機落煤降塵裝置研制
1.研究對象選擇
本次研究選擇的采煤工作面是某礦5106綜放工作面，該工作面煤體硬度大，采煤機截割時產(chǎn)塵量比其它區(qū)域偏大，因此需要對該工作面采煤機割煤產(chǎn)塵進行治理研究。該工作面采用MG750/1940-WD型交流電牽引采煤機割煤生產(chǎn)，由于工作面傾角大，為防止煤機上行割煤阻力大而受損，生產(chǎn)期間煤機只是沿工作面下行割煤，上行不割煤只走空刀。前滾筒截割采高范圍內的頂煤，后滾筒割采高范圍內的底煤，每刀進尺0.8m。
2.工作面降塵措施及效果
1）工作面降塵措施
（1）該面生產(chǎn)前，要求把兩道的供水管路整理好，按要求吊掛平直，安設牢固，接頭嚴密不漏水，不拐死彎，管路每隔50m布置一處三通閘閥。
（2）從工作面材料道升壓泵站向采煤機降塵裝置單獨提供一趟Ф32mm供水管路，采煤機安裝一套完好的內外噴霧降塵裝置，其中采煤機上下滾筒共計60×2個內噴霧噴嘴，機身兩端安裝40×2個外噴霧噴嘴，要求所有噴嘴的噴霧要覆蓋采煤機滾筒截割點及周圍空間。
（3）在工作面兩道距安全出口30m在兩道各設一道風流凈化水幕，要求水幕霧化效果好，靈敏可靠并能覆蓋全斷面，生產(chǎn)期間指定專人管理并正常使用。
（4）各運輸裝載點都必須安設自動噴霧裝置，要求霧化效果好，噴嘴固定對位，使用正常，噴霧能覆蓋產(chǎn)塵部位，各裝載點落差不得超過0.5m，否則必須安設合適的導向板傳輸。
（5）架下噴霧實現(xiàn)自動化，霧化好，正常使用，割煤時除使用煤機內外噴霧降塵外，還必須打開回風側3－5架架下噴霧。
2）工作面降塵效果
在工作面割煤期間嚴格執(zhí)行以上降塵措施，而且在割煤過程中煤壁片幫等極易涌出大量煤塵時，還輔助人工采用防塵水管沖洗煤壁大量涌塵的辦法強力降塵。綜放工作面采煤機割煤時，其回風側空氣中煤粉塵濃度一般在25-120mg/m3范圍之間，最高達220mg/m3，不僅存在較大的安全風險，而且還嚴重危及現(xiàn)場職工身心健康。由于常規(guī)降塵措施達不到預期目標，無法消除懸浮煤塵隱患，經(jīng)研究確定對采煤機落煤降塵工藝進行優(yōu)化，研制采煤機落煤降塵的新裝置，即采煤機機載帷幕降塵裝置。
3.機載帷幕降塵裝置研制
（1）采用厚度10mm鋼板加工裝置的底板，長度3m、寬200mm，上方樹立兩塊間隔80mm的立板，厚度10mm，三塊鋼板圍成一個槽，主要作用是防止嵌入在槽內的噴霧管被采落的炭塊砸壞。
（2）采用邊長60mm方管制作噴霧管，兩端封閉，靠近一端焊接管口與煤機防塵系統(tǒng)連接，長度2.8m，上方均勻布置一排噴嘴，噴嘴在豎直方向向煤壁偏10°角度，如圖1、圖2。
1底板；2噴霧管；3噴嘴；4進水接頭；5第一固定座；6第二固定座；7擋板。
4.工作原理
將采煤機機載帷幕降塵裝置安裝在采煤機機身的下半部分的上表面，沿傾向布置，平行于煤壁，噴嘴偏向煤壁方向，并且將進水接頭與采煤機進水系統(tǒng)接通，采煤機割煤時，噴嘴同時向斜上方噴霧，形成一堵傾斜整齊的“霧墻”，即水霧帷幕，由于噴霧區(qū)域的氣霧壓力高于周圍空氣壓力，因此“霧墻”將煤壁側空氣和人行道空氣隔開，真正起到“墻”的隔離作用，防止割煤粉塵向人行道擴散，便于在“墻”和煤壁之間狹小區(qū)域集中消除。
5.裝置功能特點
目前5煤工作面傾角15°左右，為防止煤機上行割煤阻力而致使機械受損，采煤生產(chǎn)期間煤機只是下行割煤。因此該裝置安裝煤機機身的下半部分，沿傾向布置，平行于煤壁。其功能特點是噴霧裝置工作時，噴嘴同時向斜上方噴霧，形成一堵整齊的“霧墻”，即有一定壓力的水霧帷幕，將煤壁側空氣和人行道空氣有效隔開，防止割煤粉塵向人行道擴散，便于在“霧墻”和煤壁之間集中消除。裝置實物圖片如下：
6.技術創(chuàng)新點
（1）與常規(guī)粉塵治理相比，采用機載帷幕降塵裝置進行煤塵治理思路新穎，降塵效果明顯，利用“霧墻”的隔離辦法，不受空間限制，更適應煤礦井下特殊狹小的空間。
（2）采煤機落煤時，司機所處的人行道粉塵濃度低，可見度高，更有利于司機觀察和安全操作，受粉塵危害程度進一步降低。
三、實施效果
1.機載帷幕降塵裝置在現(xiàn)場投入運行前后對比，采煤機落煤時其回風側空氣中可見度明顯提高，現(xiàn)場空氣質量得到提升，尤其是煤機外側人行道空氣比較清新，更有利于司機安全操作。
2.煤塵濃度明顯降低。機載帷幕降塵工藝的實施，采煤機落煤時，在其回風側10m測點位置檢測的粉塵濃度下降75%以上，現(xiàn)場測得的全粉塵濃度均在12.3mg/m3以下，安全可靠度得到提升，職業(yè)危害程度進一步降低。
3.采用機載帷幕降塵裝置設計了保護外殼，不易被生產(chǎn)中的大塊煤矸損壞，更適應現(xiàn)場條件，降塵可靠性能得到明顯加強。
四、推廣應用前景
針對綜放工作面煤塵量大、產(chǎn)塵點多等特性，結合井下采場條件，研究煤塵治理新的工藝和裝置，確保綜放工作面煤塵濃度得到明顯下降，改善了作業(yè)環(huán)境，對現(xiàn)場作業(yè)人員健康安全提供可靠保障，其經(jīng)濟效益與社會效益顯著。
隨著煤礦綜采綜放工作面產(chǎn)能的進一步提升和開采強度的逐步增大，采煤工作面需要適用性、實效性、新穎性的降塵裝置和工藝，采煤機機載帷幕降塵裝置值得業(yè)內煤礦推廣應用。
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