劉鵬
(唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 河北唐山 064000)
采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及防治技術(shù)研究
劉鵬
(唐山開灤東歡坨礦業(yè)分公司 河北唐山 064000)
近年來,針對采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及分布規(guī)律的理論研究較多,但普遍集中在數(shù)值模擬方面,實(shí)測數(shù)據(jù)分析研究較少。另外,采煤機(jī)在工作面是移動的,且順風(fēng)割煤和逆風(fēng)割煤時(shí)粉塵運(yùn)動軌跡不一致,導(dǎo)致工作面粉塵在時(shí)間和空間上分布不均勻,在理想化條件的研究規(guī)律下采取的降塵措施在生產(chǎn)實(shí)際中存在一定的不足,降塵效率不高。鑒于此,本文對采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及防治技術(shù)進(jìn)行了分析,僅供參考。
采煤機(jī)割煤;產(chǎn)塵特性;防治
某三礦K8203綜放工作面走向長1624m,傾斜長185.3m,煤層厚度5.69~7.05m,傾角 1~6°,屬于 15# 穩(wěn)定厚煤層,采高 3.0m,采放比為 1∶1.22,日循環(huán)進(jìn)度3.2m。K8203綜采工作面采用“U”型全負(fù)壓通風(fēng),工作面風(fēng)量為1660m3/min,采用走向長壁后退式開采,綜采放頂煤工藝,工作面采用MGTY/930-3.3D型電牽引雙滾筒采煤機(jī)割煤。采煤機(jī)割煤時(shí)采用內(nèi)、外噴霧降塵,但在實(shí)際使用時(shí),由于受截割及水質(zhì)的影響,采煤機(jī)內(nèi)噴霧經(jīng)常堵塞或損壞而無法正常使用,而外噴霧壓力較低,霧化效果差,降塵效率較低,正常生產(chǎn)時(shí),采煤機(jī)司機(jī)位置粉塵濃度最高達(dá)3400mg/m3,采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)10m處粉塵濃度最高達(dá)3300mg/m3,嚴(yán)重危害工人的健康。
2.1 采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵特性及粉塵粒度分布
采用濾膜稱重法對K8203工作面采煤機(jī)順風(fēng)割煤和逆風(fēng)割煤兩種工況條件下的總粉塵濃度進(jìn)行了實(shí)測,測點(diǎn)為采煤機(jī)司機(jī)位置、機(jī)尾10m位置等,每個(gè)測點(diǎn)測多組數(shù)據(jù)取平均值,測量結(jié)果如圖1所示。
圖1 工作面粉塵濃度分布曲線
從圖1可知,逆風(fēng)割煤時(shí),司機(jī)處總粉塵濃度高達(dá)3400mg/m3,是順風(fēng)割煤時(shí)的2.8倍,而煤機(jī)下風(fēng)10m處粉塵濃度與順風(fēng)割煤時(shí)相差不大,總粉塵濃度分別為3300mg/m3和3100mg/m3,主要是因?yàn)槟骘L(fēng)割煤時(shí)上風(fēng)側(cè)滾筒割頂煤,煤體垮落嚴(yán)重,產(chǎn)生大量的粉塵,含塵氣流受采煤機(jī)的阻擋后向人行道司機(jī)位置擴(kuò)散非常嚴(yán)重,導(dǎo)致司機(jī)位置粉塵濃度迅速增大,而順風(fēng)割煤時(shí)上風(fēng)側(cè)滾筒割底煤,截割產(chǎn)塵量較小,隨氣流到達(dá)人行道司機(jī)位置的粉塵濃度明顯減少,下風(fēng)側(cè)滾筒割頂煤垮落沖擊產(chǎn)塵無阻擋,大量粉塵又沿煤壁一側(cè)隨風(fēng)流向下風(fēng)運(yùn)動和擴(kuò)散,向人行道擴(kuò)散相對較少。因此,順風(fēng)割煤時(shí)采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)為防塵重要區(qū)域,逆風(fēng)割煤時(shí),司機(jī)處及下風(fēng)側(cè)均為重點(diǎn)防塵區(qū)域。
2.2 工作面風(fēng)速分布情況
為考察K8203綜放面采煤機(jī)機(jī)身段對人行道風(fēng)速的影響,在采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)10m位置起至下風(fēng)側(cè)15m位置的人行道上方1.5m處進(jìn)行風(fēng)速測定。結(jié)果表明:在采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)10m至截割電機(jī)處,人行道沿程風(fēng)速在1.25~1.40m/s之間,風(fēng)速均勻、穩(wěn)定;而從上風(fēng)側(cè)截割電機(jī)處開始,至下風(fēng)側(cè)截割電機(jī)后10m,由于采煤機(jī)機(jī)身及附屬設(shè)備對風(fēng)流的阻擋,人行道沿程風(fēng)速逐漸增大,風(fēng)速在1.4~1.8m/s之間;采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)10m后風(fēng)速又逐漸減小,至下風(fēng)15m后人行道風(fēng)速與采煤機(jī)上風(fēng)趨于相同。通過風(fēng)速測試可知,受采煤機(jī)機(jī)身的影響,人行道上形成了一個(gè)風(fēng)流增大區(qū)域,該區(qū)域?yàn)樗緳C(jī)作業(yè)區(qū),根據(jù)流體力學(xué)原理,上風(fēng)側(cè)氣流大量涌向該區(qū)域,同時(shí)帶來了上風(fēng)側(cè)滾筒割煤產(chǎn)生的大量粉塵。因此,有效控制滾筒處粉塵飛揚(yáng)是采煤機(jī)司機(jī)處粉塵防治的重點(diǎn)。
3.1 采煤機(jī)塵源跟蹤噴霧降塵
由于采煤機(jī)為移動性塵源,且順風(fēng)和逆風(fēng)割煤時(shí)粉塵運(yùn)移規(guī)律不同,因此,采用塵源跟蹤噴霧降塵系統(tǒng),自動跟蹤采煤機(jī)位置,形成從支架上方自動向采煤機(jī)滾筒所在范圍噴霧,起到降塵作用,并根據(jù)順風(fēng)和逆風(fēng)割煤產(chǎn)塵規(guī)律分別設(shè)置噴霧參數(shù),提高噴霧效率及現(xiàn)場適用性。順風(fēng)割煤時(shí),上風(fēng)側(cè)噴霧架數(shù)設(shè)定為不大于2架,下風(fēng)側(cè)設(shè)定不小于3架,噴霧方向與水平方向成30°角,自上而下噴向滾筒所在范圍,在減少上風(fēng)側(cè)水霧對司機(jī)的影響的同時(shí)增加下風(fēng)流水霧對含塵氣流的捕集;逆風(fēng)割煤時(shí),上風(fēng)側(cè)噴霧架數(shù)設(shè)定為3~5架,起到提前濕潤煤壁及包裹滾筒的作用,下風(fēng)側(cè)設(shè)定不小于3架噴霧,對回風(fēng)流中的粉塵進(jìn)行持續(xù)凈化和治理。此外,由于呼吸性粉塵所占比例較重,采用霧化效果較好、抗風(fēng)能力較強(qiáng)的G型高壓噴嘴,且噴霧壓力均不低于8MPa。
通過實(shí)時(shí)跟蹤采煤機(jī)噴霧,減小了滾筒割煤時(shí)的產(chǎn)塵量,也避免了設(shè)置噴霧過多造成不必要的水量消耗,系統(tǒng)自動化程度和可靠性較高,現(xiàn)場適用性強(qiáng),與采煤機(jī)機(jī)身上安裝的高壓外噴霧降塵裝置配合,在滾筒處形成“三維立體”控塵水幕就地滅塵,同時(shí)濕潤煤體,減少粉塵產(chǎn)生量,并控制含塵氣流向人行道擴(kuò)散,減少采煤機(jī)司機(jī)作業(yè)位置及下風(fēng)流粉塵污染。
3.2 降塵效果考察
在K8203工作面采用高壓引射噴霧和塵源跟蹤噴霧降塵措施后,取得了較好的降塵效果,有效地解決了工作面生產(chǎn)時(shí)的粉塵污染問題,工作面的作業(yè)環(huán)境得到了有效改觀。采用濾膜稱重法分別測試采煤機(jī)司機(jī)及下風(fēng)10m處前后粉塵濃度及降塵效率。根據(jù)測試結(jié)果,采用采煤機(jī)自帶外噴霧降塵措施時(shí),司機(jī)位置總粉塵降塵效率僅32.9%,而采用高壓引射噴霧及塵源跟蹤三維立體噴霧措施后,采煤機(jī)司機(jī)處總粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了58.5%,達(dá)到91.4%,呼吸性粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了59.3%,達(dá)到90.4%;機(jī)身后10m處總粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了58.1%,達(dá)到92.9%,呼吸性粉塵降塵效率在原有基礎(chǔ)上提高了62.1%,達(dá)到92.3%,降塵效果非常明顯。
綜上所述,必須結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn),在深入研究采煤機(jī)割煤粉塵分布規(guī)律的基礎(chǔ)上,選擇適宜的降塵措施,才能取得較優(yōu)的降塵效果。
[1]左前明.大采高綜采工作面煤塵擴(kuò)散規(guī)律及防治技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)(北京),2014.
[2]殷帥峰.大采高綜放面煤壁片幫機(jī)理與控制技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)(北京),2014.
[3]于全想.采煤機(jī)降塵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].中國礦業(yè)大學(xué),2014.
[4]尚建威.綜放工作面除塵技術(shù)的綜合應(yīng)用及優(yōu)化研究[D].內(nèi)蒙古科技大學(xué),2014.
TD714
A
1004-7344(2016)36-0229-01
2016-11-23